Węgloazotowanie to proces, w którym węgiel i azot są wprowadzane na powierzchnię części stalowej. Celem tego procesu jest utworzenie austenitu (powyżej A3), który po hartowaniu staje się mikrostrukturą matrycy martenzytowej. Jeśli do stali wprowadza się zbyt dużo azotu, może to spowodować zatrzymanie austenitu, który jest austenitem, który nie staje się mikrostrukturą martenzytu po hartowaniu. Może to powodować problemy, takie jak zwiększona porowatość, przez co wiele małych otworów osłabia strukturę materiału. Z tego powodu niezwykle ważne jest stosowanie odpowiedniej atmosfery obróbki cieplnej, czynnika hartowniczego i ogólnego procesu węgloazotowania.
proces węgloazotowania
atmosfera: proces węgloazotowania jest podobny do procesu nawęglania gazowego, ale z dodatkiem amoniaku obok węgla. Proces ten dodaje 0,5 – 0,8% węgla i 0,2-0.4% azotu na powierzchnię stali. Azot pochodzi z amoniaku obecnego w atmosferze.
obróbka cieplna: temperatura stosowana do węgloazotowania powinna wynosić około 850°C (1550°F). Jest to niższa niż temperatura używana do nawęglania, a czas, dla którego część będzie poddawana obróbce cieplnej, jest również krótszy. Te niższe temperatury stosowane do węgloazotowania w porównaniu do nawęglania oznaczają również mniejsze zniekształcenia części, zwłaszcza podczas hartowania. Jest to jednak wyższa temperatura niż w przypadku standardowego azotowania.
hartowanie: Po obróbce cieplnej część należy natychmiast hartować w oleju lub gazie w atmosferze ochronnej. Podczas gdy woda jest kolejnym możliwym medium hartowniczym, stale łagodne mogą bardziej zniekształcać się po hartowaniu w wodzie. Z tego powodu zaleca się hartowanie w oleju lub gazie w atmosferze ochronnej nad wodą.
głębokość utwardzania obudowy (CHD): głębokość utwardzania obudowy jest tym, jak głęboko w powierzchnię stali przenika proces utwardzania. Głębokość ta zależy od różnych czynników, w tym głębokości węgloazotowania, temperatury hartowania, szybkości hartowania, hartowności stali i wymiarów elementu.
zalety węgloazotowania
jak wcześniej wspomniano, celem węgloazotowania jest nadanie stali twardszej powłoki zewnętrznej. Jednak utwardzona obudowa nie jest dodatkową warstwą na wierzchu stali. Proces węgloazotowania zmienia górną warstwę komponentu, dzięki czemu zachowane są oryginalne wymiary. Ten przypadek hartowania jest zwykle między 0,07-0,75 mm grubości. Grubsza obudowa oznacza większą ochronę przed zużyciem, ale wszystko, co przekracza 0,75 mm, zwykle nie jest warte czasu i wysiłku, aby to osiągnąć. Dodatkowo twardość powłoki może wzrosnąć do 65 – 66 HRC w skali Rockwella, co stawia ją w kategorii „bardzo twarda stal”.
mikrostruktura matrycy martenzyt, która wynika z węgloazotowania, jest jedną z głównych zalet stosowania tego procesu. Ta mikrostruktura nadaje zewnętrznej warstwie stali zwiększoną trwałość, odporność na zużycie i ciągliwość. Ze względu na zwiększoną trwałość i odporność na zużycie, części węgloazotowane mają zwiększoną żywotność w słabo nasmarowanych i zanieczyszczonych środowiskach, które normalnie byłyby zbyt ekstremalne dla ich nieprzetworzonych odpowiedników. Dodatkowo obrabiane w ten sposób części mają ściskające naprężenia szczątkowe o wartości-25ksi (-172mpa).
inne zalety węgloazotowania obejmują fakt, że jest idealny do masowej produkcji małych elementów. Im mniejszy element, tym łatwiej jest uzyskać większą głębokość obudowy. Istnieje również odporność na zmiękczanie podczas odpuszczania i wzrost udarności, który może być cennymi właściwościami w niektórych sytuacjach. I zarówno węgloazotowanie, jak i nawęglanie można wykonać razem, aby połączyć ich właściwości.
zastosowania części Węgloazotowanych
Jeśli chodzi o rodzaje stali, które mogą być węgloazotowane, istnieje szeroka gama, która obejmuje zwykły węgiel, łagodny (zredukowane aluminium), niskostopowe (maksymalnie 0,25% węgla), swobodne cięcie i stal spiekana. Zastosowana stal będzie zależeć od tego, do czego ostatecznie zostanie użyty komponent. Niektóre z najczęstszych części, które polegają na węgloazotowaniu, to zęby kół zębatych, krzywki i wały, łożyska, elementy złączne i sworznie, tłoczyska hydrauliczne, tarcze sprzęgła samochodowego, narzędzia i matryce.
patrząc na tylko kilka z tych możliwych zastosowań stali węgloazotowanej, możemy dokładnie zobaczyć, jak korzyści z tego procesu działają w prawdziwym świecie. Na przykład tłoczyska hydrauliczne mogą korzystać z wydłużonej żywotności węgloazotowania w słabo nasmarowanych i zanieczyszczonych środowiskach. Słabe smarowanie w siłowniku hydraulicznym może spowodować odcięcie płatków metalu i zanieczyszczenie układu. Zanieczyszczenie to prowadzi następnie do wzrostu zużycia, ostatecznie niszcząc cylinder od wewnątrz. Niektóre cylindry hydrauliczne są uszczelnione na całe życie, co oznacza, że ich smar nie może zostać zmieniony, gdy zostanie zanieczyszczony. W takich sytuacjach węgloazotowanie jest tak ważne, aby zapobiec zużyciu.
wniosek
Węgloazotowanie to proces obróbki cieplnej, w którym węgiel i azot (za pośrednictwem gazu amoniakalnego) przenikają warstwę powierzchniową elementów stalowych. Proces obejmuje temperatury około 850°C, a następnie hartowanie w roztworach ropy naftowej lub gazu. Pomyślne zakończenie tego procesu zapewni elementom stalowym wiele korzystnych właściwości, w szczególności zwiększoną odporność na zużycie. Istnieje wiele różnych zastosowań części węgloazotowanych w sytuacjach dużego zużycia, takich jak zęby przekładni, łożyska i narzędzia.
l&L Piec specjalny
l&l Piec specjalny produkuje przemysłowe Piece do obróbki cieplnej do szerokiej gamy zastosowań, w tym do węgloazotowania. Skontaktuj się z nami już dziś, aby uzyskać więcej informacji na temat specyfikacji naszych pieców i pomóc w wyborze odpowiedniego pieca do konkretnych potrzeb.
