Cementace v atmosférách

Cementace je proces zpevňující povrch, při kterém se difúzně přidává uhlík do povrchu ocelových dílů. To se uskuteční prostřednictvím ohřevu oceli nad transformační teplotu po stanovenou určitou dobu a v kontrolované nauhličující pracovní atmosféře . Po nasycení uhlíkem jsou díly rychle ochlazeny, tím se zakalí nauhličená povrchová vrstva na vysokou tvrdost. Jádro pod vrstvou zůstává nedotčené.

Jedná se o široce používaný proces povrchového vytvrzování nízkouhlíkových ocelí. Důležitost cementace pro průmysl ukazuje její podíl tohoto na trhu. Celá jedna třetina všech kalení v tepelném zpracování se uskutečňuje v souvislosti s procesy cementace.

Výhody

Cementace s následným kalením vytváří pevné povrchy odolné vůči opotřebení. Díky měkčímu jádru je zaručena dostatečná únavová pevnost materiálu. Na rozdíl od procesu nitrocementace se tento proces obvykle používá pro velké cementové hloubky.

Aplikace a materiály

Typicky se tento proces používá na převodová kola a hřídele v automobilovém průmyslu, větrné turbíny a komponenty čerpadel a veškeré aplikace, kde je od komponent vyžadován dlouhodobý provoz při vysokém cyklickém zatížení. Cementovat lze širokou škálu ocelí. Určité kombinace tvrdého povrchu odolného vůči opotřebení a pevného jádra lze dosáhnout volbou legujících prvků oceli a volbou parametrů tepelného zpracování.

Příklady:

Technologie

Cementace je proces termochemické difuze, při kterém dochází k sycení povrchu nízkouhlíkové oceli s obsahem obvykle menším jak  0,25 % uhlíku. Hloubka difuzního nasycení uhlíkem a související efektivní hloubka cementování (ECD) může být malá,  většinou menší jak 2 mm, může ale dosáhnout i 4 až 6 mm. Celý proces se skládá ze tří fází:

• Termochemického procesu v komorové nebo průběžné peci, jejíž součástí je i kalící lázeň. Nasycení povrchu v uhlíkem probíhá  v sytící atmosféře při teplotě od 880 °C do 980 °C.
• Kalení probíhá v rychlém ochlazovacím prostředí, buď v oleji, v polymerním roztoku nebo v soli.
• Následuje popouštění. Teplota a čas popouštění při zpracování závisí na požadavcích na výrobek a jeho použití. Proces popouštění minimalizuje špičková napětí po kalení a omezuje možnost prasknutí kalených dílů.