8/17/2019 Cementarea Cu Al

http://slidepdf.com/reader/full/cementarea-cu-al 1/4

Tratamente TermochimiceObiective, clasificări, denumiri.Tratamentele termochimice reprezinta tehnologii metalurgice prin care se introduc

anumite specii de atomi in straturile superficiale ale unui material metalic, in scopul obtineriiunor anumite proprietati. Asadar, la tratamentul termochimic se modifica proprietatile stratului

superficial, nu numai datorita modificarii structurii lui, ci şi compozitiei chimice.Tratamentele termochimice se aplica in mod frecvent in scopul durificarii suprafetei, insaexista şi alte utilizari, de exemplu, cromizarea pentru marirea refractaritatii si duritatii, silicizarea pentru creşterea rezistentei la coroziune etc.

Tratamentele termochimice sunt denumite, in general, cementari şi pot fi clasificate dupacriteriul elementului de imbogatire superficiala, care determina şi utilizarile in exploatare (tabelul1). Tabelul 1. Principalele tipuri de tratamente termochimice, elementele de imbogatire specifice şiobiectivele urmarite

Elementul de îmbogatire

Denumirea tratamentului termochimic Scopuri principale urmarite

arbon arburare (cementare cu carbon) !urificare superficiala prin calireulterioara

Azot "itrurare (cementare cu azot) !urificare superficialaarbon#azot arbonitrurare, cianizare, nitrurare moale !urificare superficiala (cu calire

ulterioara$ulf $ulfizare %mbunatatirea coeficientului de frecare

$ulf # azot $ulfonitrurare %!&'

$ulf # azot $ulfocianizare %!&'$iliciu $ilicizare ezistenta la coroziune acida

or orizare !urificare superficiala şi rezistenta la

coroziune* durificare la caldAluminiu Aluminizare, alitare, calorizare ezistenta la oxidare la cald

rom romizare !urificare, rezistenta la oxidare, lacoroziune si oxidare la cald, durificare la

cald

+inc +incare, sherardizare ezistenta la oxidare si la coroziune

Procesele de cementare se desfasoara la anumite temperaturi, prin difuzie atomica şidifuzie reactiva in primul caz, difuzia se produce intr-o singura faza, iar in al doilea caz, instratul de difuzie se pot forma doua sau mai multe faze, cu compozitie chimica si structura

cristalina diferita de ale masei metalice de baza, rezultand variatii bruşte de concentraie aleelementului de cementare.Practic, tratamentul termochimic se realizeaza prin introducerea piesei intr-un mediu

capabil sa cedeze atomi activi, cu care se satureaza metalul. ementarea are loc prin intermediula trei procese care au loc in starea gazoasa, la limita gaz-metal şi in metal disociere, adsorbie,difuzie.

!isocierea, d, are loc in faza gazoasa şi consta din descompunerea moleculelor /nvederea formarii de atomi activi ai elementului care difuzeaza. Procesele de disociere pot avea

8/17/2019 Cementarea Cu Al

http://slidepdf.com/reader/full/cementarea-cu-al 2/4

loc atat /n cazul compusilor chimici cat şi /n cazul moleculelor elementelor simple0 "2 3 2 0 # 0 "x

 "0 3 0 "x

Procesul de disociere este definit prin gradul de disociere, care arata volumul ocupat de atomiiliberi in raport cu /ntregul volum al gazului. 4radul de disociere poate fi modificat de la 5 la

1556 si pentru procesele de tratament termochimic in gaze (nitrurare, carburare etc.) el poate fireglat prin temperatura, viteza de deplasare a gazelor, debit de gaze etc.Adsorbtia, A, are loc in suprafetele limit7 gaz-metal. 'etalul adsoarbe numai atomii

liberi, activi, care se formeaza la disocierea moleculelor. Adsorbtia poate fi reprezentata ca o patrundere a atomilor activi, care exista /n numar mare la suprafata, in locurile cu imperfectiuniale retelei sau ca o reactie chimica /ntre atomii gazului şi atomii metalului. %n primul caz seformeaza la suprafa7 o solutie solida, iar /n al doilea caz se formeaza un compus chimic. %nfunctie de natura atomilor care participa la tratamentul termochimic, aceste tipuri de adsorbtie pot avea loc singular sau simultan.

apacitatea de adsorbtie a suprafetei depinde de mai multi factori natura metalului,natura elementului de difuzie, proportia lui /n mediul de tratament, temperatura, starea suprafetei.

!ifuzia, D, consta din deplasarea atomilor adsorbiti spre interiorul metalului. Acest proces este posibil daca elementul care difuzeaza este solubil /n metalul de baza si dacatemperatura este dea8uns de /nalta pentru a asigura atomilor o energie de activare suficient demare pentru desfasurarea perceptibila a procesului. !ifuziunea este conditionata de tendinta deuniformizare a concentratiei solutiei solide, /ntrucat aceasta corespunde unei stari cu minimumde energie libera. Procesele de difuzie se desfasoara /n conformitate cu legile lui 9ic:.

ezultatele tratamentului termochimic depind in primul rand de rapoartele cantitativedintre procesele de baza disociere ; adsorbtie - difuzie.

!aca d < A., numarul de atomi activi /n mediul gazos este insuficient pentru a obtine unstrat saturat. !atorita acestui fapt, procesul de tratament termochimic nu este activ.

!aca d = A, metalul nu poate adsorbi toti atomii activi din mediul gazos pe care /i

furnizeaza procesul de disociere. Atomii liberi neadsorbiti se grupeaza /n molecule stabile* launele tratamente termochimice aceste molecule nu /nrautatesc vizibil procesul, /nsa la altele(carburarea) se micşoreaza sensibil intensitatea procesului si chiar se reduce la zero prindepunerea straturilor de negru de fum pe suprafata pieselor.

!in acest punct de vedere, cazul ideal este d > A, /nsa, practic, nu este totdeauna indicatdeoarece se poate /nregistra o concentraie prea mare a elementului adsorbit. oncentratiastratului superficial depinde /nsa si de raportul dintre marimile A şi !.

!aca A < !, concentratia atomilor din stratul superficial nu a8unge la valoarea maximadeoarece deplasarea rapida a atomilor spre interiorul metalului nu poate fi compensat7 prin procesul de adsorbie.

!aca A = !, concentratia suprafetei atinge continutul limita din cauza capacitatii mici dedifuzie a atomilor, care se deplaseaza cu viteza mica in adancimea piesei.

!in cele expuse, rezulta ca exista doua posibilitati pentru a mari adancimea stratului dedifuziune* o prima posibilitate, atunci cand marimea A (sau d) este mai mica decat !,concentratia la suprafata nu poate a8unge la valori mari, stratul creşte in grosime, avand lasuprafa7 o concentratie mica* a doua posibilitate, atunci cand marimea A = !, concentratia lasuprafata atinge o valoare ridicata. ?a o grosime totala mica a stratului, marirea duratei dementinere duce la creşterea stratului cu concentratie mare.

$tructura stratului de difuzie. @ imagine asupra structurii stratului de difuzie este data de

8/17/2019 Cementarea Cu Al

http://slidepdf.com/reader/full/cementarea-cu-al 3/4

o sectiune izoterma prin diagrama corespunzatoare de echilibru la temperatura de cementare.$a consideram cazul simplu, cand metalul A este saturat cu elementul , care este partial solubil(solute solida ) şi formeaza un compus definit de tipul Amn cu metalul A (fig. 1). Procesul desaturare are loc la temperatura T’. !aca adsorbtia este suficient de energica, la suprafa7 seformeaza o solutie solida cu concentratia limita m, posibil7 la temperatura TB, cu o scadere

monotona a concentratiei spre interiorul metalului (curba 1). !aca adsorbia nu este suficient deenergica şi daca numarul de atomi activi, care vin din mediul gazos, este insuficient pentru amentine concentratia in stratul superficial la nivelul m, concentratia elementului la suprafataeste mai mica decat m (punctul 1), iar repartizarea spre interiorul metalului este data de curba

%n sfarsit, daca adsobtia este atat de intensa incat asigura un exces de atomi la suprafata (A mn),atunci este posibila formarea unui strat, de obicei de grosime mica, de compus chimic (curba 2).%n cazul in care componentii A si formeaza o serie de compusi chimici, este posibila regasireaacestora /n stratul de difuzie, urmarind rationamentul expus.

..!. "ementarea cu aluminiu in băi de topituri dc aluminiu.Procedeul const7 din introducerea produsului destinat alit7rii intr-o baie de aluminiu topit

care conine C...106 fier in vederea micşor7rii intensit7ii dizolv7rii pieselor, la temperaturi deDC5...C55E. Pentru micşorarea fragilitatii stratului, piesele, dup7 alitare, sunt supuse uneirecoaceri pentru difuziune la F55G1155E.

Avanta8ele cement7rii cu aluminiu in b7i de topituri de aluminiu sunt determinate deduratele scurte ale procesului in comparaie cu alte procedee de alitare. a dezavanta8e, care aufrHnat r7spHndirea acestui procedeu pot fi menionate

- rezistena redus7 a creuzetelor din oel care sunt corodate de aluminiul topit*- corodarea pieselor destinate alit7rii, de c7tre aluminiul topit.%n ultimul timp alitarea in b7i de aluminiu topit cu adaosuri de fier a fost perfecionat7 prin

utilizarea unor fluxuri la suprafaa b7ii, a c7ror compoziie e dat7 in tabelul 0. Itilizareafluxurilor asigur7- protecia b7ii contra oxid7rii *

Tabelul 0. ompoziia unor fluxuri utilizate la alitare

 "r.crt.

on inutul diferitelor com onente, /n 6Jl "a0Al9D Al92 +nl0

1 K5 K5 15 15 -0 2L KM 10 D -2 2L 2L 15 - 05K KK LD - - -

- uniformizarea stratului prin inl7turarea peliculei de oxizi de pe suprafaa piesei la trecerea

acesteia prin stratul de flux *- cur7irea pieselor de aluminiu topit in momentul scoaterii pieselor din baia de aluminiu*- utilizarea /nc7lzirii prin electrozi.

.!. Structura #i proprietă$ile straturilor cementate cu aluminiu$tructura stratului cementat cu aluminiu depinde de metoda de alitare. !up7 alitare /n

amestecuri pulverulente, stratul superficial bogat /n aluminiu apare ca o zon7 care se atac7 mailent /n comparaie cu miezul (fig.1). $e presupune urm7toarea succesiune de faze in strat,

8/17/2019 Cementarea Cu Al

http://slidepdf.com/reader/full/cementarea-cu-al 4/4

 pornind de la interior spre zona superficial7 s.s. - 9e2Al - 9eAl - 9eAl0 ; 9e0 AlL.reşterea coninutului de carbon /n stratul alitat micşoreaz7 grosimea stratului (fig. 0). de

aceea in cazul oelurilor cu coninut ridicat de carbon sau al fontelor se recomand7 o decarburaresuperficial7 preliminar7. %nfluena elementelor de aliere se manifest7 prin aciunea acestoraasupra grosimii si durit7ii stratului cemcntat (fig.2). &lementele alfagene 'o, $i, r etc.,

micşorHnd domeniul N in care viteza de difuzie a aluminiului este inferioar7 vitezei de difuzie infaza , cresc adHncimea de alitare. $iliciul şi manganul cresc duritatea zonei superficiale astratului, in timp ce cromul are o aciune uniform7 asupra creşterii durit7ii intregului strat.

!eşi duritatea superficial7 a stratului cementat cu aluminiul poate atinge valori deL55O, produsele alitate posed7 o mic7 rezisten7 la uzare. ezistena la uzare creşte cu sc7dereaconinutului de aluminiu. prin sc7derea fragilit7ii stratului.oninutul minim de aluminiu care asigur7 o creştere a rezistenei la oxidare la temperaturiridicate este de circa C6. reşterea rezistenei la oxidare este determinat7 de oxidarea intern7 aaluminiului care conduce la acoperirea produsului alitat cu pelicul7 de oxid de aluminiu Al0@2.