węgloazotowanie

Nowoczesny piec do azotowania, nawęglania i węgloazotowania

Węgloazotowanie jest techniką metalurgicznej modyfikacji powierzchni , stosowaną w celu zwiększenia twardości powierzchni metalu, a tym samym zmniejszenia zużycia .

Podczas tego procesu atomy węgla i azotu dyfundują międzywęzłowo do metalu, tworząc bariery dla poślizgu , zwiększając twardość i moduł sprężystości w pobliżu powierzchni. Węgloazotowanie jest często stosowane w przypadku niedrogiej, łatwej w obróbce stali niskowęglowej w celu nadania właściwości powierzchni droższym i trudniejszym w obróbce gatunkom stali. Twardość powierzchni części węgloazotowanych wynosi od 55 do 62 HRC.

Niektóre przedindustrialne procesy utwardzania dyfuzyjnego obejmują nie tylko materiały bogate w węgiel, takie jak węgiel drzewny, ale także materiały bogate w azot, takie jak mocznik , co oznacza, że tradycyjne techniki utwardzania powierzchniowego były formą węgloazotowania.

Proces

Węgloazotowanie jest podobne do nawęglania gazowego z dodatkiem amoniaku do atmosfery nawęglającej, która stanowi źródło azotu. Azot jest absorbowany na powierzchni i wraz z węglem przenika do przedmiotu obrabianego. Węgloazotowanie (około 850 °C / 1550 °F) przeprowadza się w temperaturach znacznie wyższych niż zwykłe azotowanie (około 530 °C / 990 °F), ale nieco niższych niż te stosowane do nawęglania (około 950 °C / 1700 °F) i na krótsze czasy. Węgloazotowanie wydaje się być bardziej ekonomiczne niż nawęglanie, a także zmniejsza odkształcenia podczas hartowania . Niższa temperatura umożliwia hartowanie w oleju, a nawet w gazie w atmosferze ochronnej.

Charakterystyka części węgloazotowanych

Węgloazotowanie tworzy twardą, odporną na zużycie obudowę, ma zwykle grubość od 0,07 mm do 0,5 mm i generalnie ma wyższą twardość niż obudowa nawęglana. Głębokość obudowy jest dostosowana do zastosowania; grubsza obudowa zwiększa żywotność części. Węgloazotowanie zmienia tylko górne warstwy przedmiotu obrabianego; i nie osadza dodatkowej warstwy, więc proces nie zmienia znacząco wymiarów części.

Maksymalna głębokość koperty jest zwykle ograniczona do 0,75 mm; Głębokość przypadku większa niż ta trwa zbyt długo, aby się rozprzestrzenić, aby była ekonomiczna. Krótsze czasy obróbki są korzystne dla ograniczenia stężenia azotu w przypadku, ponieważ dodawanie azotu jest trudniejsze do kontrolowania niż dodawanie węgla. Nadmiar azotu w przedmiocie obrabianym może powodować wysoki poziom austenitu szczątkowego i porowatości, które są niepożądane przy wytwarzaniu części o wysokiej twardości.

Zalety

Węgloazotowanie ma również inne zalety w porównaniu z nawęglaniem. Po pierwsze, ma większą odporność na mięknięcie podczas odpuszczania oraz zwiększoną wytrzymałość zmęczeniową i udarność. Możliwe jest jednoczesne stosowanie węgloazotowania i nawęglania w celu stworzenia optymalnych warunków głębszych warstw obudowy, a tym samym wydajności części w przemyśle. Metodę tę stosuje się zwłaszcza do stali o małej hartowności, takich jak gniazdo zaworu. Zastosowany proces to wstępne nawęglanie do wymaganej głębokości obudowy (do 2,5 mm) w temperaturze około 900-955°C, a następnie węgloazotowanie w celu uzyskania wymaganej głębokości obudowy po węgloazotowaniu. Części są następnie hartowane w oleju, a uzyskana część ma twardszą obudowę niż jest to możliwe w przypadku nawęglania, a dodanie warstwy węgloazotowanej zwiększa szczątkowe naprężenia ściskające w przypadku, tak że zarówno odporność na zmęczenie stykowe, jak i gradient wytrzymałości są zwiększone. Badania pokazują, że węgloazotowanie poprawia odporność na korozję.

Aplikacje

Typowe zastosowania utwardzania powierzchniowego to zęby kół zębatych , krzywki, wały , łożyska , elementy złączne , sworznie , tłoczyska hydrauliczne , samochodowe tarcze sprzęgła, narzędzia , matryce i narzędzia uprawowe.

Zobacz też