- Slon7
- Химико-термическая обработка
- Нитроцементация шестерён
Slon7: настройка системы нитроцементации шестерён
Какие параметры печи определяют слой на зубе, в каких пределах их держат и где заканчивается зона технолога. Разбор Slon7 собран по заводским режимам и отраслевой литературе.
0,00 мм поверхность: то, что видит прибор на пульте
Какие параметры нитроцементации шестерён задаёт технолог
Система нитроцементации — это печь с управляемой атмосферой, линия аммиака и закалочный бак. Настройка сводится к четырём величинам: температура, состав газа, время и способ охлаждения.
Зачем азот в эндогазе
Азот понижает критические точки стали, поэтому слой растёт при 840–870 °C почти так же быстро, как при цементации на 930–960 °C. Для слоёв до 0,8 мм цикл выходит на 50–60 % короче, а зерно аустенита растёт меньше.
- Температура насыщения840–870 °C
- Чаще всего в машиностроении850–860 °C
- Порог, ниже которого слой идёт пятнами< 820 °C
- Аммиак к эндогазу, по разным источникам1–5 %, до 10 %
- Необработанный природный газ к эндогазу3–15 %
- Жидкий карбюризатор вместо газовтриэтаноламин
- Подстуживание перед закалкой800–825 °C
- Ступенчатая закалка, горячее масло180–200 °C
- Низкий отпуск160–180 °C, 1,5–2 ч
- Поверхность после отпуска58–64 HRC
до работы атмосфера печи горючая и токсичная
Предосторожности при настройке атмосферы нитроцементации
- Аммиак ядовит и едок: утечка на линии подачи — повод остановить работу, а не искать место на ощупь.
- Эндогаз горюч и содержит угарный газ без запаха. Без стационарного газоанализатора CO на участке держаться нельзя.
- Пуск, продувка и вывод печи из режима выполняются только по инструкции изготовителя печи и допуску к газоопасным работам.
- Масло для ступенчатой закалки при 180–200 °C близко к режиму, где возможна вспышка: крышка бака и огнетушитель рядом обязательны.
- Жидкостная нитроцементация в цианистых солях требует отдельного помещения и отдельного регламента.
Точка остановки для нитроцементации шестерён
Если задача требует менять расходы газов на линии, перенастраивать регулятор углеродного потенциала или горелки завесы, а у вас нет допуска и газоанализатора CO и NH₃, дальше эта страница Slon7 служит только теорией. Работу передают наладчику печи и службе охраны труда.
0,1–0,3 мм карбонитридная зона и азотистый мартенсит
Как глубина слоя шестерни зависит от модуля и выдержки
Эффективную толщину слоя считают до твёрдости HV 600. От неё идёт выдержка: чем глубже нужен слой, тем дольше садка стоит при температуре насыщения.
0,5–0,7 мм переходная зона: здесь решается коробление
Разбор случая: коробление шестерён 30ХГТ после нитроцементации
Опубликованный в «МиТОМ» в 1968 году опыт с шестернями буровых агрегатов диаметром 150, 170 и 232 мм хорошо показывает, куда уходит допуск на зубчатом венце.
До печи: механическая обработка шестерни
- Длина общей нормали уже разбросана по нормальному закону.
- Если центр разброса вне поля допуска, термообработка его не вернёт.
- Режим: шахтная печь Ц-25, триэтаноламин 4–5 см³/мин, 820–840 °C, 4 ч.
- Давление отходящих газов 40–60 мм вод. ст.
После: нитроцементация шестерён и закалка в МС-20
- Слой 0,5–0,7 мм, закалка в масле при 120–140 °C.
- Поверхность 55–62 HRC, сердцевина 26–30 HRC.
- Диаметр сместился на 0,02–0,03 мм, радиальное биение на 0,01–0,02 мм.
- Общая нормаль изменилась на 0,02–0,05 мм.
Вывод для настройки: на механообработку оставляют треть чертёжного допуска, две трети отдают на нитроцементацию и закалку.
0,7–0,9 мм остаточный аустенит и его репутация
Заблуждения при настройке нитроцементации шестерён
«Прибавим аммиака — зуб станет твёрже»
Избыток азота растит карбонитридную белую зону. Толще 15–25 мкм она уже режет усталостную прочность зуба, и режим приходится откатывать.
«Остаточный аустенит — всегда брак»
В 25ХГТ его 25–30 %, в 25ХГМ до 45–50 %, и для нешлифуемых автомобильных колёс это плюс: быстрая приработка и тихий ход. Для шлифуемых зубьев много аустенита плохо: растёт риск трещин при шлифовании.
«Нитроцементацией можно дать полтора миллиметра»
Промышленный потолок около 1,0 мм. Глубже выгоднее газовая цементация с её 2,0–2,5 мм. Слой 1500 мкм на 20Х2Н4А при 920 °C встречается в исследованиях, но с высоким отпуском 620 °C перед закалкой.
«Режим подойдёт к любой стали»
Ориентир — углерод до 0,25 %. При 0,30–0,35 % слой пересыщается и становится хрупким, а кремний выше 0,5 % тормозит диффузию углерода.
Вопросы о нитроцементации шестерён и справочнике Slon7
Да. Без закалки слой не получит мартенситную структуру и твёрдость 58–64 HRC. Шестерни закаливают из печи с температуры насыщения или после подстуживания до 800–825 °C, для снижения коробления — ступенчато в масле 180–200 °C, затем отпуск 160–180 °C.
Азотирование идёт при 500–580 °C без закалки и даёт тонкий очень твёрдый слой. Нитроцементация идёт в аустенитной области 840–870 °C, требует закалки и даёт слой до 1,0 мм с высокой контактной прочностью зуба.
Да, оборудование практически одинаковое: шахтные печи типа Ц-25, Ц-35, Ц-60, камерные и проходные агрегаты. Нужна линия подачи аммиака и контроль состава атмосферы; перенастройку газовых линий выполняет аттестованный наладчик.
Глубину и структуру смотрят на поперечном шлифе по эталонам ГОСТ 8233-56, твёрдость меряют по Роквеллу (ГОСТ 9013-59) или Виккерсу (ГОСТ 2999-75) на образцах-свидетелях из той же садки.
Слишком толстая карбонитридная зона снижает усталостную прочность зуба. Режим насыщения корректирует технолог, обычно через азотный потенциал атмосферы; справочник Slon7 to описывает причину, а не заменяет техкарту.
Стали с углеродом выше 0,30–0,35 % рискуют получить пересыщенный хрупкий слой, а кремний выше 0,5 % тормозит диффузию углерода. Основные марки для шестерён — 25ХГТ, 18ХГТ, 25ХГМ, 20ХН3А, 12ХН3А, 18Х2Н4МА.