Существующие в настоящее время классические методы химико-термической газовой цементации имеют ряд технико-экономических недостатков – значительную длительность технологического цикла, высокие энергетические затраты.

Разработана технология лазерно-плазменной цементации сталей. Например, рейки из стали 45 ткацкого станка с твёрдостью основы HRC 30…32. Лазерно-плазменная цементация обеспечивает твёрдость поверхностного слоя HV 750. Внешний вид рейки после лазерно-плазменной цементации показан на рис. 1.

Рис. 1. Внешний вид рейки ткацкого станка, прошедшей лазерно-плазменную цементацию

Особенностью лазерно-плазменной химико-термической цементации по сравнению с ХТО является:

1. Сокращение длительности технологического цикла процесса газовой цементации с нескольких десятков часов до нескольких десятков секунд.

2. Сокращение энергетических затрат при цементации в десятки и сотни раз.

3. Ликвидация технологических операций нанесения и снятия защитных покрытий.

4. Отсутствие нагрева всей массы детали до высоких температур и тем самым сохранение начальной геометрии обрабатываемой детали в поле допуска, которое может составлять микроны – десятки микрон.

Основу процесса насыщения углеродом поверхностного слоя составляет не процесс диффузии, а адсорбция углерода поверхностью и конвективное перемешивание его в жидкой фазе расплава, что существенно увеличивает скорость ведения технологического процесса цементации.

Основные технические характеристики лазерно-плазменной химико-термической цементации:

1. Насыщение поверхностного слоя низкоуглеродистой стали углеродом до 5%.

2. Глубина цементированного слоя до нескольких мм.

3. Производительность лазерно-плазменной цементации от нескольких десятков мм²/мин до нескольких сотен мм²/мин, которая определяется мощностью луча лазера, глубиной цементированного слоя, скоростью обработки.

4. Наибольшая микротвердость цементированного слоя достигает 14000 МПа.