Термотехнологические процессы 43

Выбор элемента определяется требуемыми свойствами поверхности детали. Насыщение проводят углеродом (цементация), азотом (азотирование), азотом и углеродом (нитроцементация, цианирование), металлами, бором (борирование), кремнием (силицирование) и т. д.

В зависимости от физико-химического состояния среды, содержащей диффундирующий элемент, различают химико-термическую обработку из газовой, жидкой, твердой или паровой фазы (чаще применяются первые два метода). Химико-термическая обработка проводится в газовых, вакуумных или в ванных печах. Химико-термической обработке подвергаются изделия из стали, чугуна, чистых металлов, сплавов на основе никеля, молибдена, вольфрама, кобальта, ниобия, меди, алюминия и др.

Физико-химические процессы, происходящие вблизи поверхности при химико-термической обработке, заключаются в образовании диффундирующего вещества в атомарном состоянии вследствие химических реакций в насыщенной среде или на границе раздела среды с поверхностью металла (при насыщении из газовой или жидкой фазы), сублимации диффундирующего элемента (насыщение из паровой фазы), последующей сорбции атомов элемента поверхностью металла и их диффузии в поверхностные слои металла. Концентрация диффундирующего вещества на поверхности металла возрастает с повышением температуры (по экспоненциальному закону) и с увеличением продолжительности процесса (по параболическому закону).

Диффузионный слой, образующийся при химико-термической обработке деталей, изменяя структурно-энергетическое состояние поверхности, оказывает положительное влияние не только на физико-химические свойства поверхности, но и на объемные свойства деталей. Химико-термическая обработка позволяет придать изделиям повышенную износостойкость, жаростойкость, коррозионную стойкость, усталостную прочность и т. д.