Karbonitrering

En modern nitrerings-, uppkolnings- och kolnitreringsugn

Karbonitrering är en metallurgisk ytmodifieringsteknik som används för att öka en metalls ythårdhet och därigenom minska slitaget .

Under processen diffunderar atomer av kol och kväve interstitiellt in i metallen, vilket skapar hinder mot glidning , vilket ökar hårdheten och modulen nära ytan. Karbonitrering tillämpas ofta på billigt, lättbearbetat lågkolstål för att ge ytegenskaperna hos dyrare och svårbearbetade stålkvaliteter. Ythårdheten på karbonitrerade delar sträcker sig från 55 till 62 HRC.

Vissa förindustriella härdningsprocesser inkluderar inte bara kolrika material som träkol, utan kväverika material som urea , vilket antyder att traditionella ythärdningstekniker var en form av karbonitridering.

Bearbeta

Karbonitrering liknar gasförkolning med tillsats av ammoniak till uppkolningsatmosfären, vilket ger en kvävekälla. Kväve absorberas vid ytan och diffunderar in i arbetsstycket tillsammans med kol. Karbonitrering (cirka 850 °C / 1550 °F) utförs vid temperaturer som är betydligt högre än vanlig nitrering (cirka 530 °C / 990 °F) men något lägre än de som används för uppkolning (cirka 950 °C / 1700 °F) och för kortare tider. Karbonitrering tenderar att vara mer ekonomiskt än uppkolning och minskar även distorsion under härdning . Den lägre temperaturen tillåter oljesläckning, eller till och med gassläckning med en skyddande atmosfär.

Karakteristika för karbonitrerade delar

Karbonitrering bildar ett hårt, slitstarkt hölje, är vanligtvis 0,07 mm till 0,5 mm tjockt och har generellt högre hårdhet än ett uppkolat hölje. Falldjupet anpassas efter applikationen; ett tjockare hölje ökar delens livslängd. Karbonitrering förändrar endast de översta lagren av arbetsstycket; och avsätter inte ett ytterligare skikt, så processen förändrar inte nämnvärt delens dimensioner.

Maximalt höljedjup är vanligtvis begränsat till 0,75 mm; falldjup större än detta tar för lång tid att sprida för att vara ekonomiskt. Kortare bearbetningstider är att föredra för att begränsa koncentrationen av kväve i fallet, eftersom kvävetillsats är svårare att kontrollera än kol. Ett överskott av kväve i arbetsstycket kan orsaka höga nivåer av kvarhållen austenit och porositet, vilket är oönskat för att producera en del med hög hårdhet.

Fördelar

Karbonitrering har också andra fördelar jämfört med uppkolning. Till att börja med har den ett större motstånd mot uppmjukning under anlöpning och ökad trötthet och slaghållfasthet. Det är möjligt att använda både karbonitrering och uppkolning tillsammans för att skapa optimala förhållanden med djupare höljedjup och därför prestanda för delen i industrin. Denna metod tillämpas särskilt på stål med låg härdbarhet, såsom ventilsätet. Processen som tillämpas är initialt uppkolning till det erforderliga höljedjupet (upp till 2,5 mm) vid cirka 900-955°C, och sedan karbonitrering för att uppnå erforderligt karbonitrerad höljedjup. Delarna oljekyls sedan, och den resulterande delen har ett hårdare hölje än vad som möjligen uppnås för uppkolning, och tillsatsen av det karbonitrerade skiktet ökar de kvarvarande tryckspänningarna i fallet så att både kontaktutmattningsmotståndet och hållfasthetsgradienten ökar. Studier visar att karbonitridering förbättrar korrosionsbeständigheten.

Ansökningar

Typiska applikationer för härdning av hölje är kugghjul , kammar, axlar, lager , fästelement , stift , hydrauliska kolvstänger , kopplingsplattor för bilar, verktyg , verktyg och verktyg för jordbearbetning.

Se även