Karbonitrering är en process genom vilken kol och kväve införs på ytan av en ståldel. Målet med denna process är att bilda en austenit (över A3) som blir en martensitmatrismikrostruktur efter släckning. Om det införs för mycket kväve i stålet kan det resultera i kvarhållen austenit, som är austenit som inte blir en martensitmikrostruktur efter släckning. Detta kan orsaka problem som ökad porositet, genom vilken många små hål försvagar materialets struktur. Av denna anledning är det oerhört viktigt att använda rätt värmebehandlingsatmosfär, släckmedium och övergripande karbonitreringsprocess.
Karbonitreringsprocess
atmosfär: karbonitreringsprocessen liknar gasförkolningsprocessen, men med tillsats av ammoniak vid sidan av kolet. Denna process lägger till 0,5-0,8% kol och 0,2 – 0.4% kväve till stålets yta. Kvävet kommer från ammoniak som finns i atmosfären.
värmebehandling: temperaturen som används för karbonitrering bör vara cirka 850 CCB (1550 FCB). Detta är lägre än temperaturen som används för karburering, och tiden för vilken delen kommer att värmebehandlas för är också kortare. Dessa lägre temperaturer som används för karbonitrering jämfört med förgasning innebär också att det är mindre snedvridning av delen, särskilt under släckning. Detta är dock en högre temperatur än vad som används för standard nitrering.
släckning: När delen har värmebehandlats ska den omedelbart släckas i antingen olja eller gas med en skyddande atmosfär. Medan vatten är ett annat möjligt släckmedium, kan milda stål snedvrida mer när de släckes i vatten. Av denna anledning rekommenderas släckning i olja eller gas med en skyddande atmosfär över vatten.
Fallhärdningsdjup (CHD): fallhärdningsdjupet är hur djupt in i stålets yta härdningsprocessen genomtränger. Detta djup beror på en mängd olika faktorer, inklusive karbonitreringsdjupet, härdningstemperaturen, släckningshastigheten, härdbarheten hos stålet och komponentens dimensioner.
fördelar med Karbonitridning
som tidigare nämnts är målet med karbonitridning att ge stålet ett hårdare yttre skal. Det härdade fallet är emellertid inte ett extra lager ovanpå stålet. Karbonitreringsprocessen förändrar komponentens översta lager så att de ursprungliga dimensionerna behålls. Denna fallhärdning är vanligtvis mellan 0,07-0,75 mm tjock. Ett tjockare fodral betyder mer slitskydd, men allt utöver 0,75 mm är vanligtvis inte värt den tid och ansträngning som krävs för att uppnå. Dessutom kan skalets hårdhet öka upp till 65 – 66 HRC på Rockwell-skalan som sätter den i kategorin ”mycket hårt stål”.
martensitmatrismikrostrukturen som härrör från karbonitridning är en av de främsta fördelarna med att använda denna process. Denna mikrostruktur är det som ger stålets yttre lager ökad hållbarhet, slitstyrka och duktilitet. På grund av denna ökade hållbarhet och slitstyrka har karbonitriderade delar ökat livslängden i dåligt smorda och förorenade miljöer som normalt skulle vara för extrema för sina obehandlade motsvarigheter. Dessutom har delar som behandlas på detta sätt kompressiva restspänningar på-25ksi (-172mpa).
andra fördelar med karbonitridning inkluderar det faktum att det är perfekt för massproduktion av små komponenter. Ju mindre komponenten är desto lättare är det att uppnå ett högre falldjup. Det finns också motståndskraft mot mjukning under härdning och en ökning av slaghållfasthet som kan vara värdefulla egenskaper i vissa situationer. Och både karbonitridning och karburering kan göras tillsammans för att kombinera deras egenskaper.
Karbonitriderade Deltillämpningar
När det gäller de typer av stål som kan karbonitrideras, finns det ett brett utbud som inkluderar vanligt kol, mild (reducerat aluminium), låglegerat (maximalt 0,25% kol), fri skärning och sintrat stål. Stålet som används kommer att bero på vad komponenten så småningom kommer att användas för. Några av de vanligaste delarna som är beroende av karbonitridning är kugghjul, Kammar och axlar, lager, fästelement och stift, hydrauliska kolvstänger, bilkopplingsplattor, verktyg och dör.
Om vi bara tittar på några av dessa möjliga tillämpningar för karbonitriderat stål kan vi se exakt hur fördelarna med denna process fungerar i den verkliga världen. Till exempel kan hydrauliska kolvstänger dra nytta av den ökade livslängden carbonitriding ger i dåligt smorda och förorenade miljöer. Dålig smörjning i en hydraulcylinder kan orsaka att metallflingor klipps av och förorenar systemet. Denna förorening leder sedan till en ökning av slitage, så småningom förstör cylindern från insidan. Vissa hydraulcylindrar är förseglade för livet, vilket innebär att deras smörjmedel inte kan bytas ut när det blir förorenat. Situationer som detta är varför karbonitridning är så viktigt för att förhindra slitage.
slutsats
Karbonitridning är en värmebehandling genom vilken kol och kväve (via ammoniakgas) genomsyrar ytskiktet av stålkomponenter. Processen innefattar temperaturer på cirka 850 CCG följt av släckning i olje-eller gaslösningar. Framgångsrikt slutförande av denna process kommer att ge stålkomponenterna en mängd fördelaktiga egenskaper, framför allt ökad slitstyrka. Och det finns många olika applikationer för karbonitriderade delar i situationer med högt slitage som kugghjul, lager och verktyg.
L &l Specialugn
L&l Specialugn tillverkar industriella värmebehandlingsugnar för en mängd olika applikationer, inklusive karbonitridning. Kontakta oss idag för mer information om våra ugnsspecifikationer och hjälp med att välja vilken ugn som passar just ditt behov.
