5. Поверхностное упрочнение стали термической и химико-термической обработкой и наклепом

Поверхностная закалка — нагрев выше Ac₃ поверхностных слоев изделия с последующей закалкой их чаще всего на мартенсит путем обрызгивания водой или эмульсиями. Цель — получение твердой поверхности при вязкой сердцевине. Нагрев производится токами высокой частоты или пламенем газовой горелки.

Химико-термическая обработка

Цементация — насыщение поверхностных слоев изделий из малоуглеродистой стали углеродом с последующей закалкой корочки на мартенсит. Производится в газовых или твердых карбюризаторах при температурах 900—950°. когда сталь находится в состоянии у и способна хорошо растворять углерод. Газовые карбюризаторы состоят из углеводородов и окиси углерода, твердые — из древесного угля с добавкой ускорителей (чаще всего карбонатов бария или натрия). Содержание углерода в поверхностных слоях доводят до 0,8—1,2%. После закалки изделия подвергают низкому отпуску.

Азотирование — насыщение поверхности стальных деталей азотом с целью получения высокой твердости (более высокой, чем при цементации) — без применения закалки, а также с целью повышения коррозионной стойкости. Производится нагреванием изделий при 500—600° в аммиаке. При твердостном азотировании необходима легированная сталь, содержащая алюминий, молибден, хром Твердость углеродистой азотированной стали относительно невысока.

Цианирование — насыщение поверхности стальных изделий одновременно углеродом и азотом с целью получения высокой твердости и повышенной коррозионной стойкости. Различают жидкое цианирование (в цианистых солях) и газовое (в смеси цементующих газов с аммиаком). При низкотемпературном цианировании (500 — 550°) диффундирует преимущественно азот, закалка не требуется (режущий инструмент из быстрорежущей стали), при средне- и высокотемпературном цианировании (750—950°) диффундирует преимущественно углерод, закалка на мартенсит необходима (детали машин). Закаленная на мартенсит цианированная корочка не так хрупка, как цементованная.

Диффузионное насыщение хромом, алюминием, кремнием — соответственно хромирование, алитирование, силицирование — насыщение поверхности стальных изделий указанными элементами с целью повышения окалиностойкости (при хромировании — также твердости и износостойкости). Осуществляется путем нагрева стальных изделий при 1000—1100° в средах, содержащих пары хлоридов указанных элементов. При высоких температурах железо разлагает хлориды с выделением этих элементов в атомарном состоянии, что способствует их диффузии в поверхностные слои изделий.

Борирование — насыщение поверхностных слоев стальных изделий бором с целью повышения твердости и износостойкости, что обусловливается образованием очень твердых боридов железа.

Упрочнение поверхности стальных изделий наклепом производится путем обкатки или дробеструйной обработки.