compararea și contrastul Carbonitridării și Nitrocarburării

terminologia tratării termice este uneori provocatoare. Tratatorii de căldură pot fi uneori inconsistenți, folosind un cuvânt atunci când înseamnă cu adevărat altul. Ați auzit termenii carbonitridare și nitrocarburare și știți că sunt două procese diferite de întărire a cazurilor, dar care sunt diferențele reale dintre ele? Să învățăm mai multe.

o parte din confuzia noastră provine din faptul că cu ani în urmă carbonitridarea era cunoscută sub alte nume – „cianură uscată”, „cianură de gaz”, „nicarbing” și (da) „nitrocarburizare.”

procesul de carbonitrare

Carbonitrarea este un proces de carburare modificat, nu o formă de nitrurare. Această modificare constă în introducerea amoniacului în atmosfera de carburare pentru a adăuga azot în carcasa carburată pe măsură ce este produsă (Fig. 1).

Carbonitridarea se face de obicei la o temperatură mai mică decât carburarea, de la 700-900 ct (1300-1650 CT) și pentru o perioadă mai scurtă de timp decât carburarea. Deoarece azotul inhibă difuzia carbonului, o combinație de factori are ca rezultat adâncimi ale carcasei mai puțin adânci decât este tipic pentru piesele carburizate, de obicei între 0,075 mm (0,003 inch) și 0,75 mm (0,030 inch).

este important să rețineți că un factor comun care contribuie la adâncimea neuniformă a carcasei în timpul carbonitrării este introducerea adaosurilor de amoniac înainte ca sarcina să fie stabilizată la temperatură (aceasta este o greșeală obișnuită în cuptoarele care încep adaosurile de gaz la recuperarea punctului de referință, mai degrabă decât introducerea unei întârzieri de timp pentru ca sarcina să atingă temperatura). Este important să rețineți, de asemenea, că atunci când adăugarea de amoniac este oprită, va începe să apară desorbția azotului.

intervalul de temperatură în care se efectuează carbonitridarea este neapărat mai mic, deoarece descompunerea termică a amoniacului este extrem de rapidă, ceea ce limitează disponibilitatea azotului la temperaturi mai ridicate de austenitizare. O structură mai fragilă se formează la temperaturi mai scăzute, iar cuptoarele de operare sub 760 ct (1400 CTF) pot fi o problemă de siguranță.

azotul din oțel carbonitrat îmbunătățește călirea și face posibilă formarea martensitei în oțeluri cu carbon simplu și cu aliaj scăzut, care au inițial o călire scăzută. Exemple de aceste oțeluri includ clasele SAE 1018, 12l14 și 1117. Nitrurile formate contribuie la duritatea ridicată a suprafeței. La fel ca carbonul, manganul sau nichelul, azotul este un stabilizator de austenită, astfel încât austenita reținută este o preocupare după stingere. Controlul procentului de amoniac va reduce cantitatea de austenită reținută și ar trebui făcut dacă duritatea sau rezistența la uzură sunt reduse. O altă consecință a procentelor ridicate de azot este formarea de goluri sau porozitate. În general, se recomandă ca conținutul de azot la suprafață să fie limitat la maximum 0,40%.

o variație comună a procesului de carbonitridare este introducerea amoniacului în ultima porțiune a ciclului, de obicei în ultimele 0,5-1 oră înainte ca sarcina să fie stinsă. Orice pierdere de întărire care ar putea apărea din cauza oxidării interne (sau intergranulare) este parțial compensată prin absorbția azotului.

mai multe alte puncte merită menționate. Prezența azotului în carcasa carbonitrată crește rezistența la înmuiere la temperare (similar cu unele elemente de aliere), iar cu cât conținutul de azot este mai mare, cu atât rezistența materialului la înmuiere este mai mare. Temperaturi mai ridicate de temperare – până la 230 de grade c (440 de grade F) – sunt adesea utilizate pe piese carbonitrate. Rezistența la temperare se manifestă prin proprietăți de uzură. Angrenajele carbonitrate, de exemplu, prezintă o rezistență la uzură mai bună decât multe angrenaje carburate. Adâncimea superficială a carcasei în părțile cu secțiune subțire din oțel nealiat, cum ar fi pumnii de tăiere, poate fi utilizată fără temperare (dar acest lucru nu este niciodată recomandat).

procesul de Nitrocarburare

astăzi, „nitrocarburarea feritică” este denumită în mod obișnuit pur și simplu „nitrocarburare” (și, prin urmare, confuzia cu numele mai vechi pentru carbonitridare).

Nitrocarburarea Feritică (FNC)

Nitrocarburarea este o modificare a procesului de nitrurare, nu o formă de carburare. Această modificare constă în introducerea simultană a azotului și a carbonului în oțel în starea sa feritică; adică sub temperatura la care austenita începe să se formeze în timpul încălzirii (Fig. 2).

nitrurarea se realizează în mod obișnuit folosind amoniac cu sau fără diluare a atmosferei cu amoniac disociat sau azot/hidrogen în intervalul de temperatură de 500-580 CTF c (925-1075 CTF F), deși 565 CTF c (1050 CTF F) este considerat în mod tradițional limita superioară. Prin comparație, nitrocarburarea se efectuează în mod obișnuit în intervalul de temperatură de 550-600 ct (1025-1110 CTF) în atmosfere de 50% gaz endotermic + 50% amoniac sau 60% azot + 35% amoniac + 5% dioxid de carbon. Alte atmosfere care variază compoziția, cum ar fi 40% gaz endotermic + 50% amoniac + 10% aer, sunt de asemenea utilizate. Prezența oxigenului în atmosferă activează cinetica transferului de azot. Grosimea stratului” alb „sau” compus ” este o funcție a compoziției gazului și a volumului (debitului) gazului. Nitrocarburarea este adesea urmată de un tratament oxidant pentru a spori atât rezistența la coroziune, cât și aspectul suprafeței.

o secvență complexă este implicată în formarea unui caz nitrocarburizat. Este important ca un strat foarte subțire de carbonitrură Epsilon (e) monofazată să fie format în mod normal între 450 de Centimetre c (840 de Centimetre F) și 590 de Centimetre c (1095 de Centimetre F). Acest strat compus are o zonă de difuzie subiacentă care conține nitruri de fier (și aliaj) și azot absorbit asociat cu acesta. Stratul alb are proprietăți excelente de uzură și anti-frecare și este produs cu distorsiuni minime. Zona de difuzie, cu condiția să fie suficient de substanțială, îmbunătățește proprietățile de oboseală, cum ar fi limita de rezistență, în special în oțelurile cu carbon și cu aliaj scăzut. O parte din duritatea crescută a carcasei se datorează unei zone de difuzie sub stratul compus, în special în oțelurile mai puternic aliate cu formatori puternici de nitrură.

nu este neobișnuit să se observe porozitatea stratului compus datorită prezenței unei reacții de carburizare la suprafața oțelului, care influențează cinetica nitrurării și, prin urmare, gradul și tipul porozității la suprafața stratului epsilon (e). Se pot produce trei tipuri diferite de straturi: fără porozitate, porozitate burete sau porozitate coloană. Unele aplicații necesită straturi epsilon neporoase profunde. Altele aplicații în care, de exemplu, este necesară o rezistență optimă la coroziune beneficiază de prezența porozității buretelui. Încă alții beneficiază de porozitatea coloanei, unde retenția de ulei poate spori rezistența la uzură.

Nitrocarburarea austenitică (ANC)

o variantă la temperatură mai scăzută a carbonitridării este nitrocarburarea austenitică. Acest procedeu se desfășoară în intervalul de temperatură 675-775 XT (1250-1425 XT). Poate fi controlat pentru a produce un strat compus de suprafață de Epsilon (e) carbonitrură cu o suprafață de bainită și/sau martensită produsă la stingere, rezultând o structură de susținere bună pentru suprafața dură. Microstructura este deosebit de utilă în aplicații intermediare de rezistență la contact (de exemplu, Angrenaje elicoidale).

rezumat

înțelegerea mai bună a acestor procese permite ca fiecare metodă de tratament termic să fie utilizată în cel mai bun avantaj.

  1. hering, Daniel H., tratament termic în atmosferă, Volumul I, BNP Media 2014, pp. 58-67
  2. manualul ASM volumul 4D: tratarea termică a fiarelor și oțelurilor, Jon L. Dossett și George E. Totten (Eds.), ASM International, 2014
  3. manualul metalelor, Volumul 4, ASM International, 1991, pp.376-386 și 425-436
  4. Krauss, G., principii de tratament termic și prelucrare a oțelurilor, ASM International, 1990, pp. 310-317
  5. Slycke, J. și Ericsson, T., „Un studiu al reacțiilor care apar în timpul procesului de Carbonitridare”, J tratament termic, Vol. 2 (Nr. 1), 1981, pp. 3-19
  6. Dawes, C., „Nitrocarburizarea și influența sa asupra proiectării în sectorul auto”, tratamentul termic al metalelor, 1990, pp.19-30
  7. Bell, T.,”Nitrocarburizarea Feritică”, tratamentul termic al metalelor, Vol. 2, 1975, pp.39-49
  8. Somers, M. A. J. și Mittemeijer, „formarea și creșterea stratului compus pe fierul Nitrocarburant: evaluarea cinetică și Microstructurală” suprafață Ing., Vol. 3 (nr. 2), 1987, pp. 123-137
  9. Bell, T., M. Kinali și G. Munstermann, „aspecte metalurgice fizice ale procesului de Nitrocarburare Austenitic”, al 5-lea Congres Internațional privind tratarea termică a materialelor, Budapesta, 1986

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.