a karbonitridálás és Nitrokarburálás összehasonlítása és elütése

a hőkezelés terminológiája néha kihívást jelent. A hőkezelők időnként következetlenek lehetnek, egy szót használva, amikor valójában egy másikat jelentenek. Hallottad a Karbonitrálás és a nitrokarburizálás kifejezéseket, és tudod, hogy ezek két különböző esetkeményedési folyamat, de mi a valódi különbség közöttük? Tudjunk meg többet.

zavarunk egy része abból ered, hogy évekkel ezelőtt a karbonitridezést más néven ismerték – “száraz cianidozás”, “gázcianidozás”, “nikarbing” és (igen) “nitrokarburizálás.”

a Karbonitrizálási eljárás

a Karbonitrizálási eljárás módosított karbonizálási eljárás, nem a nitridálás egyik formája. Ez a módosítás abból áll, hogy ammóniát vezetünk be a karburáló légkörbe annak érdekében, hogy nitrogént adjunk a karburált tokba az előállítás során (ábra. 1).

a Karbonitizálást általában alacsonyabb hőmérsékleten végzik, mint a karbonizálást, 700-900 Ft (1300-1650 Ft), és rövidebb ideig, mint a karbonizálást. Mivel a nitrogén gátolja a szén diffúzióját, a tényezők kombinációja sekélyebb tokmélységet eredményez, mint a karburált alkatrészekre jellemző, jellemzően 0,075 mm (0,003 hüvelyk) és 0,75 mm (0,030 hüvelyk) között.

fontos megjegyezni, hogy a Karbonitrálás során a nem egyenletes tokmélységhez gyakran hozzájárul az ammónia hozzáadása, mielőtt a terhelés hőmérsékleten stabilizálódik (ez gyakori hiba azokban a kemencékben, amelyek az alapérték visszanyerésekor kezdik meg a gáz hozzáadását, ahelyett, hogy késleltetést vezetnének be a terhelés hőmérsékletének eléréséhez). Fontos megjegyezni azt is, hogy amikor az ammónia hozzáadása leáll, a nitrogén deszorpciója megkezdődik.

a Karbonitrálás hőmérsékleti tartománya szükségszerűen alacsonyabb, mivel az ammónia termikus bomlása rendkívül gyors, ami korlátozza a nitrogén rendelkezésre állását magasabb ausztenitizáló hőmérsékleteken. Alacsonyabb hőmérsékleten törékenyebb szerkezet alakul ki, és a 760 6c (1400 F) alatt működő kemencék biztonsági kockázatot jelenthetnek.

a karbonitridezett acélban lévő nitrogén fokozza a keményedést, és lehetővé teszi a martenzit képződését egyszerű széntartalmú és alacsony ötvözetű acélokban, amelyek kezdetben alacsony keményedésűek. Ilyen acélok például a SAE 1018, 12L14 és 1117. A képződött nitridek hozzájárulnak a magas felületi keménységhez. A szénhez, a mangánhoz vagy a nikkelhez hasonlóan a nitrogén is ausztenit stabilizátor, ezért a visszatartott ausztenit aggodalomra ad okot a kioltás után. Az ammónia százalékának ellenőrzése csökkenti a visszatartott ausztenit mennyiségét, és ezt akkor kell elvégezni, ha a keménység vagy a kopásállóság csökken. A magas nitrogéntartalom másik következménye az üregek vagy porozitás kialakulása. Általában ajánlott a felület nitrogéntartalmát legfeljebb 0,40% – ra korlátozni.

a karbonitizálási eljárás gyakori változata az ammónia bevezetése a ciklus utolsó részében, jellemzően a terhelés kioltása előtti utolsó 0,5-1 órában. A belső (vagy szemcsék közötti) oxidáció miatt bekövetkező bármilyen keményedési veszteséget részben kompenzálja a nitrogén felszívódása.

számos más pontot érdemes megemlíteni. A nitrogén jelenléte a karbonitrides tokban növeli a lágyulási ellenállást (hasonlóan néhány ötvöző elemhez), és minél nagyobb a nitrogéntartalom, annál nagyobb az anyag lágyulási ellenállása. Magasabb temperálási hőmérsékletet – akár 230 C (440 F) – gyakran használnak a karbonitridezett alkatrészeken. A temperálással szembeni ellenállás kopási tulajdonságokban nyilvánul meg. A karbonitrált fogaskerekek például jobb kopásállóságot mutatnak, mint sok karburált fogaskerék. Az ötvözetlen acél vékony szakaszú részeiben, például a préselt lyukasztókban a sekély tokmélység edzés nélkül használható (de ez soha nem ajánlott).

a Nitrokarburizálási folyamat

manapság a “ferrites nitrokarburizálást” általában egyszerűen “nitrokarburizálásnak” nevezik (és ezért összetévesztik a Karbonitrálás régebbi nevével).

ferrites Nitrokarburálás (FNC)

a Nitrokarburálás a nitridálási folyamat módosítása, nem pedig a karburálás egyik formája. Ez a módosítás abból áll, hogy egyidejűleg nitrogén és szén kerül az acélba ferrites állapotában; vagyis azon hőmérséklet alatt, amelyen a hevítés során az ausztenit kezd kialakulni (ábra. 2).

a Nitridálást általában ammónia alkalmazásával végezzük, a légkör disszociált ammóniával vagy nitrogén/hidrogénnel történő hígításával vagy anélkül, 500-580 C (925-1075 F) hőmérsékleti tartományban, bár az 565 C (1050 F) hőmérsékleti tartományt hagyományosan felső határnak tekintik. Összehasonlításképpen, a nitrokarburizálást jellemzően 550-600 C (1025-1110 F) hőmérsékleti tartományban végezzük 50% endoterm gáz + 50% ammónia vagy 60% nitrogén + 35% ammónia + 5% szén-dioxid atmoszférában. Más összetételű atmoszférákat is használnak, például 40% endoterm gáz + 50% ammónia + 10% levegő. Az oxigén jelenléte a légkörben aktiválja a nitrogénátadás kinetikáját. A “fehér” vagy “összetett” réteg vastagsága a gázösszetétel és a gázmennyiség (áramlás) függvénye. A nitrokarburizálást gyakran oxidáló kezelés követi, hogy fokozza mind a korrózióállóságot, mind a felületi megjelenést.

egy komplex szekvencia vesz részt a nitrokarburizált eset kialakulásában. Fontos, hogy az egyfázisú epszilon (e) karbonitrid nagyon vékony rétege normál körülmények között 450 (840) és 590 (1095) (1095) között alakuljon ki. Ennek az összetett rétegnek van egy mögöttes diffúziós zónája, amely vas (és ötvözet) nitrideket és abszorbeált nitrogént tartalmaz. A fehér réteg kiváló kopási és kopásgátló tulajdonságokkal rendelkezik, és minimális torzítással készül. A diffúziós zóna, feltéve, hogy elég jelentős, javítja a kifáradási tulajdonságokat, például a tartóssági határértéket, különösen a szén-dioxid és az alacsony ötvözetű acélok esetében. A tok megnövekedett keménységének egy része az összetett réteg alatti diffúziós zónának köszönhető, különösen az erősen ötvözött acélokban, erős nitridképzőkkel.

nem ritka az összetett réteg porozitásának megfigyelése, mivel az acél felületén karburáló reakció van jelen, amely befolyásolja a nitridálási kinetikát, és ezáltal az epszilon (e) réteg felületén a porozitás mértékét és típusát. Három különböző típusú réteg állítható elő: nincs porozitás, szivacs porozitás vagy oszlopos porozitás. Egyes alkalmazások mély, nem porózus epszilon rétegeket igényelnek. Más alkalmazások, ahol például optimális korrózióállóságra van szükség, a szivacs porozitásának előnyeit élvezik. Megint mások részesülnek az oszlopos porozitásból, ahol az olajvisszatartás fokozhatja a kopásállóságot.

ausztenites Nitrokarburálás (ANC)

a Karbonitrálás alacsonyabb hőmérsékletű változata az ausztenites nitrokarburizálás. Ez a folyamat 675-775 C (1250-1425 F) hőmérsékleti tartományban zajlik. Szabályozható az epszilon (e) karbonitrid felszíni összetett rétegének előállítása, amelynek felszíne bainit és/vagy martenzit, amely a kemény felület jó tartószerkezetét eredményezi. A mikrostruktúra különösen hasznos közbenső feszültség-pont érintkezési ellenállás alkalmazásokban (például spirális fogaskerekek).

összefoglaló

ezeknek a folyamatoknak a jobb megértése lehetővé teszi, hogy minden hőkezelési módszert a lehető legjobban használjunk.

  1. Herring, Daniel H., légköri hőkezelés, I. kötet, BNP Media 2014, pp. 58-67
  2. ASM kézikönyv 4D. kötet: vasak és acélok hőkezelése, Jon L. Dossett és George E. Totten (Szerk.), ASM International, 2014
  3. Fémek kézikönyve, 4.kötet, ASM International, 1991, pp. 376-386 és 425-436
  4. Krauss, G., acélok hőkezelési és feldolgozási alapelvei, ASM International, 1990, PP. 310-317
  5. Slycke, J. És Ericsson, T., “A tanulmány a hőkezelés és a feldolgozás a Karbonitridálási folyamat során fellépő reakciók,” J Heat treat, Vol. 2 (1. szám), 1981, 3-19. o.
  6. Dawes, C., “Nitrocarburizing és hatása a tervezésre az autóiparban,” Heat Treatment of Metals, 1990, PP. 19-30
  7. Bell, T., “ferrites Nitrocarburizing,”Heat Treatment of Metals, Vol. 2, 1975, PP. 39-49
  8. Somers, M. A. J., és Mittemeijer, “képződése és növekedése vegyület réteg Nitrokarburizáló vas: kinetika és Mikrostrukturális értékelése,” Surface Eng., Vol. 3 (No. 2), 1987, PP. 123-137
  9. Bell, T., M. Kinali és G. Munstermann, “az ausztenites Nitrokarburizáló folyamat fizikai Kohászati szempontjai”, 5. Nemzetközi Kongresszus az anyagok Hőkezeléséről, Budapest, 1986

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.