Ціанування (сталеливарне виробництво)

Ціанува́ння — хіміко-термічна обробка, при якій поверхня насичується одночасно атомарним вуглецем та азотом в розплавах, що містять ціанисті солі NaCN або KCN.

Загальний опис

Здійснюється в ваннах з розплавленими ціанистими солями, наприклад NaCN з добавками солей NaCl, BaCl та ін. При окисленні ціанистого натрію утворюється атомарний азот та окис вуглецю:

2NaCN + O₂ → 2NaCNO;

2NaCNO + O₂ → Na₂CO₃ + CO + 2N → Fe(N)

2CO → CO₂ + C → Fe_γ(C)

У результаті ціанування поверхневий шар деталі складається з карбонітридів Fe₂(N, С) або Fe₃(N, С), а під ним розташовується аустеніт, збагачений азотом, що при наступному гартуванні частково перетворюється у мартенсит.

Глибина шару (від 0,1 до 2 мм) і концентрація в ньому вуглецю та азоту залежать від температури процесу та його тривалості. Ціанований шар має високу твердість HRC 58…62 і хорошу стійкість до спрацювання. Підвищується границя витривалості та корозійна стійкість.

Залежно від температури перебігу процесу розрізняють високотемпературне, середньотемпературне та низькотемпературне ціанування.

Високотемпературне ціанування

Високотемпературне ціанування проводиться при температурі 920…960 °C, супроводжується переважним насиченням сталі вуглецем до 0,6…1,2 %, (рідинна цементація). Вміст азоту в ціанованому шарі 0,2…0,6 %, товщина шару 0,5…2 мм за тривалості процесу 1,5…10 год. Після ціанування вироби піддаються гартуванню і низькому відпуску при температурах 180…200 °С. Кінцева структура ціанованого шару складається з тонкого шару карбонітридів Fe₂(C, N), під яким далі знаходиться — азотистий мартенсит. Твердість після термообробки становить HRC 59…62.

Високотемпературне ціанування відбувається при температурах 920…960 °С на глибину 0,5…2,0 мм протягом 1,5…10 год. і низькому відпуску. Застосовується для виробів з конструкційної сталі з метою підвищення їх поверхневої твердості, зносостійкості та межи витривалості. Після високотемпературного ціанування деталі піддають загартуванню, з повторного нагріву, та низькому відпуску

Середньотемпературне ціанування

Середньотемпературне ціанування відбувається при температурах 820…860°С, тривалістю від 30 до 90 хв з охолодженням у ціанистій ванні. Після гартування виконується низький відпуск в інтервалі температур від 180 до 200 °С. Товщина ціанованого шару 0,15…0,35 мм, твердість після термічної обробки HRC 58…62.

Низькотемпературне ціанування

Низькотемпературне ціанування проводиться при температурі 540…600 °C, супроводжується переважним насиченням сталі азотом. Проводиться для інструментів з швидкорізальних, високохромистих сталей і є остаточною обробкою. Тривалість процесу зазвичай становить 10…30 хвилин, а товщина ціанованого шару досягає 0,01…0,04 мм. Твердість поверхневого шару становить 1000…1100 HV. Після низькотемпературного ціанування термічна обробка не проводиться.

Застосування

Ціанування застосовують для підвищення зносостійкості і корозійної стійкості деталей. Процес ціанування в порівнянні з процесом цементації вимагає набагато менше часу для отримання шару заданої товщини, характеризується значно меншими деформаціями і викривленням деталей складної форми.

Основним недоліком ціанування є отруйність ціанистих солей.

В порівнянні з цементацією високотемпературне ціанування відбувається з більшою швидкістю, приводить до меншої деформації деталей, забезпечує більшу твердість і зносостійкість.

Див. також

• Цементація сталі
• Азотування
• Дифузійна металізація
• Нітроцементація

Джерела

• Хільчевський В. В. Матеріалознавство і технологія конструкційних матеріалів: Навчальний посібник.  К.: Либідь, 2002. — 328 с. — ISBN 966-06-0247-2
• Афтанділянц Є. Г. Матеріалознавство: Підручник / Є. Г. Афтанділянц, О. В. Зазимко, К. Г. Лопатько. — К.: Вища освіта, 2012. — 548 с. — ISBN 978-966-2393-67-5.
• Лахтин Ю. М. Основы металловедения. — М.: Металлургия, 1988. — 320 с.
• Мовчан В. П., Бережний М. М. Основи металургії. Дніпропетровськ: Пороги, 2001. — 336 с.

Посилання

• Ціанування // Термінологічний словник-довідник з будівництва та архітектури / Р. А. Шмиг, В. М. Боярчук, І. М. Добрянський, В. М. Барабаш ; за заг. ред. Р. А. Шмига. — Львів, 2010. — С. 209-210. — ISBN 978-966-7407-83-4.