Цементация стали — поверхностное диффузионное насыщение стали углеродом с целью повышения твёрдости и износоустойчивости. Наиболее широко данный процесс используется в машиностроении.
Цементации подвергают низкоуглеродистые (до 0,25% C) и легированные стали. Чаще всего процесс ведется с получением науглероженного слоя глубиной 0,8-2,0 мм. Цементация может проводиться в твердой, газообразной или жидкой среде. В машиностроении наиболее часто применяется цементация в твердом карбюризаторе, но на некоторых заводах – газовая цементация. В случае использования твёрдого карбюризатора цементация проводится при температурах 900—950°С, при газовой цементации (газообразный карбюризатор) — при 850—900°С. Продолжительность выдержки зависит от желаемой глубины слоя. За 1 час углерод проникает в поверхность изделия на глубину около 0,2 мм.
Вообще, различают следующие способы цементации:
– в твёрдом карбюризаторе
– в газовом карбюризаторе
– в кипящем слое
– в растворах электролитов
– в пастах
После цементации изделия подвергают термообработке, приводящей к образованию мартенситной фазы в поверхностном слое изделия (закалка на мартенсит) с последующим отпуском для снятия внутренних напряжений.
Закалка цементированой стали имеет свои особенности, так как цементация сопровождается ростом зерна, а распределение углерода по сечению деталей неравномерно. Малоответственные детали закаливают непосредственно в цементационном муфеле. После закалки следует низкий отпуск (150-170°С). Более ответственные детали после цементации охлаждают на воздухе и затем закаливают от температуры 850-900°С. Затем следует низкий отпуск. Для особо ответственных деталей производят двойную закалку. Первая закалка от температур выше 850-900°С, потом охлаждают в масле или на воздухе. Вторая закалка от температур выше 760-800°С.