Цементация с азотом (карбонитрование): повышение твердости и износостойкости стальных деталей

Детали после точной механической обработки и литья по выплавляемым моделям могут ослабнуть на внешних поверхностях. Детали из низлегированных и углеродистых сталей могут быть недостаточно прочными для постоянного износа в эксплуатации. Для придания более твердой поверхности и улучшения механических свойств — прочности, теплостойкости, вязкости и поверхностной твердости — детали подвергают термической обработке.

Существует множество видов термической обработки. Один из них — карбонитрование, относящийся к цементации (закалке корпуса). Цементация предполагает введение химических веществ в деталь при высокой температуре в герметичной камере. «Корпус» детали — внешний слой — подвергается обработке. Глубина закалки зависит от температуры закалки, скорости закалки, закаляемости металла, габаритов детали и глубины карбонитрирования.

Карбонитрование

Карбонитрование — аустенитный процесс закалки металлов для изменения их кристаллической микроструктуры с целью получения положительных качеств. Аустенитные металлы не закаляют только теплом. Необходимы химические вещества — углерод и азот из добавленного аммиака — в термокимическом процессе. Эти вещества проникают в микроструктуру поверхности, изменяя и искажая её, делая корпус более вязким, долговечным и твердым.

Процесс

Начинается с нагрева детали из низоуглеродистой или низлегированной стали до ~1500 °F (850 °C). Азот и углерод вводятся в герметичную камеру, диффундируя в поверхностные слои. Затем деталь закаляют в масле. Процесс закаляет металл, повышая износостойкость. Глубина карбонитрирования достигает 0,1–0,75 мм.

Применение

Идеально для недорогих металлов, требующих термической обработки поверхностных слоев для большей долговечности и прочности. Детали из низоуглеродистой и низкозакаляемой стали получают широкий спектр преимуществ. Типичные детали:

• поршни;
• крепеж;
• фингеры;
• зубчатые колеса;
• валы;
• зубья шестерен;
• матрицы;
• инструменты;
• рычаги.

Для решения о карбонитрировании учитывают металл детали, её спецификацию и условия эксплуатации.

Преимущества карбонитрирования

Карбонитрование придает износостойкость малым деталям. Процесс изменяет микроструктуру поверхностного слоя, а не наносит внешнее покрытие, которое может стереться при абразивном контакте. Деталь не требует постоянного обновления защитного покрытия. Процесс применим к простым и сложным деталям.

Подробнее о наших процессах термической обработки, включая карбонитрование — обратитесь к Impro.