Химико-термическая обработка (ХТО)

и повышение их стойкости
против воздействия химически-активных сред при нормальной и повышенной
температурах и в целом долговечности изделий, работающих в тяжелых
условиях.
Химически-активные среды ХТО:
твердая;
газовая;
жидкая.

образовании активных атомов);
Абсорбиции (взаимодействия атомов элемента с поверхностью стального изделия и образования химических связей с атомами металла);
Диффузии (проникновения насыщающего элемента в глубь металла).

Наиболее широко используются методы насыщения поверхностного слоя стали углеродом и азотом как порознь, так и совместно. Это процессы
цементации (науглероживания) поверхности,
азотирования — насыщения поверхности стали азотом,
нитроцементации и цианирования — совместного введения в поверхностные слои стали углерода и азота.
Насыщение поверхностных слоев стали иными элементами (хромом — диффузионное хромирование, бором —борирование, кремнием — силицирование и алюминием — алитирование), применяются значительно реже.
Процесс диффузионного насыщения поверхности детали цинком называется цинкованием, а титаном - титанированием.

процесс химико-термической обработки, в основном, применяется для низкоуглеродистых сталей типа Ст2, СтЗ, 08, 10, 15, 20, 15Х, 20Х, 20ХНМ, 18ХГТ, 25ХГТ, 25ХГМ, 15ХГНТА, 12ХНЗА, 12Х2Н4А, 18Х2Н4ВА и др., однако в ряде случаев может быть использована при обработке шарикоподшипников — стали ШХ15, 7Х3 и коррозионностойких сталей типа 10Х13, 20Х13 и т. д. Стали, рекомендуемые для цементации, должны обладать хорошей прокаливаемостью и закаливаемостью цементованного слоя, которые должны обеспечить требуемый уровень прочности, износостойкости и твердости.

Цементация производится в углероднасыщенных твердых, жидких или газообразных средах, называемых карбюризаторами.

или детали азотом при нагреве в
соответствующей среде. Целью азотирования являются повышение твердости
поверхности изделия, выносливости и износостойкости, стойкости к появлению
задиров и кавитационным воздействиям, повышение коррозионной стойкости в
водных средах и атмосфере.

Азотированию подвергаются самые разнообразные по составу и назначению стали — конструкционные и инструментальные, жаропрочные и коррозионностойкие, спеченные порошковые стали, а также ряд тугоплавких материалов.

Температура процесса азотирования обычно не превышает 600 °С. Однако следует отметить, что в последние годы все большее распространение получает процесс высокотемпературного азотирования (600–1200 °С). Этот процесс применяют для насыщения азотом поверхностей деталей из ферритных и аустенитных сталей, ряда тугоплавких металлов — титана, молибдена, ниобия, ванадия и т. д.

Для азотирования в жидких средах, которое также называют «мягким азотированием» или «тенифер-процессом» применяют расплавы цианид-цианатных солей или ванны на основе карбамида. Однако жидкое азотирование не получило широкого распространения из-за токсичности процесса,

насыщении поверхности
изделия азотом и углеродом. Причем процесс совместного насыщения
поверхности азотом и углеродом в жидких ваннах принято называть
цианированием, а насыщение в газообразных средах — нитроцементацией.
Процесс нитроцементации обычно ведут при температурах 820–860 °С в средах
эндогазов и эндоэкзогазов с добавками природного газа (метана) и аммиака.

Основное назначение процесса нитроцементации — повышение твердости, контактной выносливости, износостойкости и предела выносливости изделий. Основной температурой процесса считается 860 °С. При оптимальных условиях насыщения структура нитроцементованного слоя состоит из мартенсита, небольшого количества равномерно распределенных частиц карбонитридов и 25–30 % остаточного аустенита, обеспечивающего хорошую прирабатываемость.
Цианирование
Цианирование проводят при температурах от 800 до 950 °С в расплавах, содержащих цианистые соли, причем с повышением температуры химико-термической обработки доля углерода в слое растет, а азота — понижается.

Цианирование применяется для изделий из низкоуглеродистых и
низколегированных сталей и используют для повышения их поверхностной
твердости, износостойкости, предела выносливости при изгибе и контактной
выносливости.

Среди главных достоинств цианирования — относительно небольшая длительность процесса химико-термической обработки, малые деформации и коробления детали в ходе процесса насыщения, малые потери тепла. Главным же недостатком процесса цианирования является высокая токсичность применяемых расплавов и, следовательно, существуют экологические проблемы. Отсюда следует необходимость строительства изолированных помещений, установка в них систем вентиляции и очистки воздуха.
Цинкование
Цинкование — процесс диффузионного насыщения поверхности детали цинком. Химико-термические методы цинкования включают в себя горячее цинкование или цинкование погружением, цинкование в порошке цинка — шерардизация, цинкование в парах цинка. Кроме этих методов используется электролитическое цинкование, металлизация напылением и нанесение цинкосодержащих красок. Цинкование — процесс, способствующий резкому повышению коррозионной стойкости. Повышение коррозионной стойкости при цинковании стальных деталей достигается за счет двух химических процессов: цинк, по отношению к железу являясь электроположительным металлом, тормозит коррозию поверхности детали.