Цементируют детали, изготовленные из углеродистых и легированных сталей с небольшим содержанием углерода (до 0,2 % С), например стали 15, 15ХА, 12ХНЗА, 18Х2Н4МА и др. После закалки и низкого отпуска цементированный слой приобретает высокие твердость и износостойкость. Вместе с тем в сердцевине детали благодаря малому содержанию углерода закалки не происходит, металл сохраняет пластические свойства, достаточно высокие значения относительного удлинения, ударной вязкости и предела текучести.

Глубина цементированного слоя и степень концентрации углерода зависят от температуры и времени выдержки. Глубину обычно назначают в пределах 1—2,5 мм, длительность выдержки 12—20 ч. Процесс цементации может сопровождаться перегревом материала, ростом зерна и ухудшением структуры.

Термическая обработка цементируемых деталей довольно сложная и, например для стали 15ХА, состоит из следующих операций:

— цементация при 910—920 С;

— нормализация при 880 С (или закалка при 860 С в масле) с целью измельчения зерна у сердцевины детали и растворения цементитной сетки;

— закалка при 780 С в масле;

— низкий отпуск при 160—180 С с нагревом в масле или на воздухе.

В результате такой термообработки детали сохраняют в сердцевине

перлитно-ферритную или сорбитную структуру, а цементированный слой приобретает структуру мелкоигольчатого мартенсита отпуска с высокой твердостью HRC 55—60. Имеются сорта стали с наследственно мелким зерном аустенита; у такой стали аустенитное зерно при нагреве до температуры 970 С сопротивляется росту, поэтому надобность в измельчении зерна сердцевины отпадает.

Некоторые поверхности цементируемых деталей должны оставаться мягкими и не закаливаться, например концевые шейки, торцы и отверстие у поршневого пальца дизеля. Для предохранения их от закалки применяют следующие способы: