Карбонитрирование - Википедия - Carbonitriding

Современная печь азотирования, цементации и карбонитрирования.

Карбонитрирование металлургический модификация поверхности техника, которая используется для увеличения поверхности твердость металла, тем самым уменьшая носить.

Во время процесса атомы углерод и азот проникает в металл, создавая препятствия для соскальзывать, увеличивая твердость и модуль у поверхности. Карбонитрирование часто применяется к недорогой, легко обрабатываемой низкоуглеродистой стали для придания поверхностных свойств более дорогим и труднообрабатываемым сортам стали.[1] Твердость поверхности карбонитрированных деталей составляет от 55 до 62 HRC.

Определенные доиндустриальные упрочнение процессы включают не только богатые углеродом материалы, такие как древесный уголь, но и богатые азотом материалы, такие как мочевина, что означает, что традиционные методы поверхностного упрочнения были формой нитроцементации.

Процесс

Карбонитрирование аналогично газ науглероживание с добавлением аммиак в атмосферу науглероживания, которая является источником азота. Азот поглощается поверхностью и распространяется в заготовку вместе с углеродом. Карбонитрирование (около 850 ° C / 1550 ° F) проводится при температурах, значительно превышающих обычные. азотирование (около 530 ° C / 990 ° F), но немного ниже, чем те, которые используются для цементации (около 950 ° C / 1700 ° F) и для более короткого времени. Карбонитрирование имеет тенденцию быть более экономичным, чем науглероживание, а также снижает искажения во время закалка. Более низкая температура позволяет закалку в масле или даже в газе в защитной атмосфере.

Характеристики карбонитрированных деталей

Карбонитрирование образует твердый износостойкий корпус, обычно имеет толщину от 0,07 до 0,5 мм и обычно имеет более высокую твердость, чем науглероженный корпус. Глубина корпуса адаптируется к приложению; более толстый корпус увеличивает срок службы детали. Карбонитрирование изменяет только верхние слои детали; и не наносит дополнительный слой, поэтому процесс существенно не изменяет размеры детали.

Максимальная глубина корпуса обычно ограничивается 0,75 мм; глубина корпуса больше этой занимает слишком много времени для диффузии, чтобы быть экономичным. Более короткое время обработки предпочтительно для ограничения концентрации азота в этом случае, так как добавление азота труднее контролировать, чем углерод. Избыток азота в обрабатываемой детали может вызвать высокий уровень остаточный аустенит и пористость, которые нежелательны для получения детали с высокой твердостью.

Преимущества

Карбонитрирование также имеет другие преимущества перед науглероживанием. Во-первых, он имеет большее сопротивление размягчению во время закалка и увеличился усталость и ударная вязкость. Можно использовать как нитроцементацию, так и цементацию вместе, чтобы создать оптимальные условия для большей глубины корпуса и, следовательно, производительности детали в промышленности. Этот метод применяется, в частности, к сталям с низкой способностью к закаливанию, таким как седло клапана. Применяемый процесс - это сначала науглероживание до необходимой глубины корпуса (до 2,5 мм) при температуре около 900-955 ° C, а затем нитроцементация для достижения необходимой глубины карбонитрированного каркаса. Затем детали закаливают в масле, и получаемая деталь имеет более твердый корпус, чем это возможно для науглероживания, а добавление карбонитрированного слоя увеличивает остаточные сжимающие напряжения в том случае, если одновременно увеличиваются сопротивление контактной усталости и градиент прочности. Исследования показывают, что нитроцементация улучшает коррозионную стойкость.[2]

Приложения

Типичные области применения цементационной закалки: зубья шестерни, кулачки, валы, подшипники, застежки, булавки, гидравлические поршневые штоки, автомобильные диски сцепления, инструменты, умирает и инструменты для обработки почвы.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Карбонитрирование
  2. ^ Языджи А., Зейбек М.С., Гюлер Х., Коч М., Пекиткан Ф. Г., 2017 Влияние карбонитрирования на коррозионную стойкость стали 30MnB5 в двух кислых средах. Металловедение и термическая обработка, 59 (3-4), 190-193 (Doi: 10.1007 / s11041-017-0127-8).