Sammenligning Og Kontrasterende Karbonitriding Og Nitrokarburisering

terminologien for varmebehandling er noen ganger utfordrende. Varmebehandlere kan være inkonsekvente til tider, ved å bruke ett ord når de virkelig mener en annen. Du har hørt vilkårene carbonitriding og nitrocarburizing og vet at de er to forskjellige case-herding prosesser, men hva er de virkelige forskjellene mellom dem? La oss lære mer.

En del av forvirringen vår stammer fra det faktum at karbonitriding for mange år siden var kjent under andre navn- «tørrcyaniding» – «gasscyaniding», «nicarbing» og (ja) » nitrocarburizing.»

Carbonitriding Prosessen

Carbonitriding er en modifisert carburizing prosess, ikke en form for nitrering. Denne modifikasjonen består i å introdusere ammoniakk i karbureringsatmosfæren for å tilsette nitrogen i karburert tilfelle som det blir produsert (Fig. 1).

Karbonitriding gjøres vanligvis ved lavere temperatur enn karburering, fra så lavt som 700-900°C (1300-1650°F), og i kortere tid enn karburering. Siden nitrogen hemmer diffusjonen av karbon, resulterer en kombinasjon av faktorer i grunne dybder enn det som er typisk for karburerte deler, typisk mellom 0,075 mm (0,003 tommer) og 0,75 mm (0,030 tommer).

det er viktig å merke seg at en vanlig bidragsyter til ujevn saksdybde under karbonitriding er å introdusere ammoniakktilsetninger før lasten stabiliseres ved temperatur (dette er en vanlig feil i ovner som begynner gasstilsetninger ved settpunktgjenvinning i stedet for å innføre en tidsforsinkelse for lasten å nå temperatur). Det er også viktig å huske at når ammoniakktilsetningen stoppes, vil desorpsjon av nitrogen begynne å forekomme.

temperaturområdet der karbonitriding utføres, er nødvendigvis lavere siden termisk dekomponering av ammoniakk er ekstremt rask, noe som begrenser nitrogentilgjengelighet ved høyere austenitiserende temperaturer. En mer sprø struktur dannes ved lavere temperaturer, og driftsovner under 760°C (1400°F) kan være et sikkerhetsbekymring.

nitrogenet i karbonitridert stål forbedrer herdbarheten og gjør det mulig å danne martensitt i vanlig karbon og lavlegert stål som i utgangspunktet har lav herdbarhet. Eksempler på disse stål inkluderer sae karakterer 1018, 12L14 og 1117. De dannede nitrider bidrar til den høye overflatehardheten. Som karbon, mangan eller nikkel er nitrogen en austenittstabilisator, så beholdt austenitt er en bekymring etter slukking. Kontroll av ammoniakkprosenten vil redusere mengden beholdt austenitt og bør gjøres hvis hardhet eller slitestyrke reduseres. En annen konsekvens av høye nitrogenprosenter er dannelsen av hulrom eller porøsitet. Generelt anbefales det at nitrogeninnholdet på overflaten begrenses til 0,40% maksimum.

en vanlig variant av carbonitriding prosessen er å innføre ammoniakk under den siste delen av syklusen, typisk i den siste 0,5-1 time før lasten er slukket. Ethvert tap av herdbarhet som kan oppstå på grunn av intern (eller intergranulær) oksidasjon kompenseres delvis av nitrogenabsorpsjon.

Flere andre punkter er verdt å nevne. Tilstedeværelsen av nitrogen i karbonitridert tilfelle øker motstanden mot mykning ved herding (lik noen legeringselementer), og jo høyere nitrogeninnholdet er, desto høyere er materialets motstand mot mykning. Høyere temperingstemperaturer-opp til 230°C (440 Hryvnias F) – brukes ofte på karbonitridede deler. Motstanden mot temperering manifesterer seg i slitasjeegenskaper. Carbonitrided gir, for eksempel, viser bedre slitestyrke enn mange karburerte gir. Grunne case dybde i tynne deler av ulegert stål, slik som utstansing slag, kan brukes uten tempe(men dette er aldri anbefalt).

Nitrocarburizing Prosessen

I Dag er «ferritisk nitrocarburizing» ofte referert til som «nitrocarburizing» (og dermed forvirringen med det eldre navnet for karbonitriding).

Ferritisk Nitrokarburisering (FNC)

Nitrokarburisering er en modifikasjon av nitreringsprosessen, ikke en form for karburering. Denne modifikasjonen består av samtidig innføring av nitrogen og karbon i stålet i sin ferritiske tilstand; det vil si under temperaturen der austenitt begynner å danne under oppvarming(Fig . 2).

Nitrering utføres vanligvis ved bruk av ammoniakk med eller uten fortynning av atmosfæren med dissosiert ammoniakk eller nitrogen/hydrogen i temperaturområdet 500-580°c (925-1075°F), selv om 565°c (1050°F) tradisjonelt regnes som den øvre grensen. Til sammenligning utføres nitrokarburisering vanligvis i temperaturområdet 550-600°C (1025-1110°F) i atmosfærer på 50% endoterm gass + 50% ammoniakk eller 60% nitrogen + 35% ammoniakk + 5% karbondioksid. Andre atmosfærer som varierer sammensetningen, for eksempel 40% endoterm gass + 50% ammoniakk + 10% luft, brukes også. Tilstedeværelsen av oksygen i atmosfæren aktiverer kinetikken for nitrogenoverføring. Tykkelsen av det» hvite «eller» sammensatte » laget er en funksjon av gassammensetning og gassvolum (strømning). Nitrokarburisering blir ofte etterfulgt av en oksiderende behandling for å forbedre både korrosjonsbestandighet og overflateutseende.

en kompleks sekvens er involvert i dannelsen av et nitrokarburisert tilfelle. Det er viktig at et veldig tynt lag av enfase epsilon (e) carbonitrid normalt dannes mellom 450°C (840°F) og 590°C (1095°F). Dette sammensatte laget har en underliggende diffusjonssone som inneholder jern (og legering) nitrider og absorbert nitrogen forbundet med det. Det hvite laget har utmerket slitasje og anti-scuffing egenskaper og er produsert med minimal forvrengning. Diffusjonssonen, forutsatt at den er betydelig nok, forbedrer tretthetsegenskaper som utholdenhetsgrense, spesielt i karbon og lavlegert stål. Noen av den økte hardheten i saken skyldes en diffusjonssone under sammensatt lag, spesielt i de mer legerte stål med sterke nitridformere.

det er ikke uvanlig å observere porøsitet av det sammensatte laget på grunn av tilstedeværelsen av en karbureringsreaksjon på ståloverflaten, som påvirker nitreringskinetikken og dermed graden og typen av porøsitet på overflaten av epsilon (e) laget. Tre forskjellige typer lag kan produseres: ingen porøsitet, svampporøsitet eller kolonneporøsitet. Noen programmer krever dype nonporous epsilon lag. Andre bruksområder der for eksempel optimal korrosjonsbestandighet er nødvendig, drar nytte av svampporøsitet. Atter andre dra nytte av søyle porøsitet, hvor olje oppbevaring kan forbedre slitestyrke.

Austenittisk Nitrokarburisering (ANC)

en variant med lavere temperatur av karbonitriding er austenittisk nitrokarburisering. Denne prosessen foregår i temperaturområdet 675-775°C (1250-1425°F). Det kan styres for å produsere et overflateforbindelseslag av epsilon (e) karbonitrid med et underlag av bainitt og / eller martensitt produsert ved slukking, noe som resulterer i en god støttestruktur for den harde overflaten. Mikrostrukturen er spesielt nyttig i mellomliggende spenningspunktkontaktmotstandsapplikasjoner(f. eks. spiralformede gir).

Sammendrag

Forståelse av disse prosessene gjør at hver varmebehandlingsmetode kan brukes til sin beste fordel.

  1. Sild, Daniel H., Atmosfære Varmebehandling, Volum I, BNP Media 2014, pp. 58-67
  2. ASM Håndbok Volum 4d: Varmebehandling Av Jern og Stål, Jon L. Dossett Og George E. Totten (Eds.), ASM International, 2014
  3. Metals Handbook, Volume 4, ASM International, 1991, s.376-386 og 425-436
  4. Krauss, G., Stål Varmebehandling Og Prosessering Prinsipper, ASM International, 1990, s. 310-317
  5. Slycke, J. Og Ericsson, T., «En Studie av reaksjoner SOM OPPSTÅR Under Carbonitriding Prosessen,» J Heat Treat, Vol. 2 (Nr. 1), 1981, s. 3-19
  6. Dawes, C., «Nitrocarburizing og Dens Innflytelse På Design I Bilindustrien,» Varmebehandling Av Metaller, 1990,s. 19-30
  7. Bell, T., «Ferritisk Nitrocarburizing,»Varmebehandling Av Metaller, Vol. 2, 1975, s. 39-49
  8. Somers, Maj og Mittemeijer, «Dannelse Og Vekst Av Sammensatt Lag På Nitrokarburiserende Jern: Kinetikk og Mikrostrukturell Evaluering,» Surface Eng., Vol. 3 (Nr. 2), 1987, s. 123-137
  9. Bell, T., M. Kinali og G. Munstermann, «Fysiske Metallurgi Aspekter Av Austenittisk Nitrokarburiserende Prosess», 5. Internasjonale Kongress Om Varmebehandling Av Materialer, Budapest, 1986

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert.