Көміртекті азоттеу – метал бетін қаттыру процесі, тозуды азайтады. Тотемдеу арқылы беткі қабатты нығайтып, арзан болаттың беріктігін арттырады. 55-62 HRC.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Беттік қатайту процесі
Surface hardening process
Карбонитридтеу – металлдың беткі қатаңдығын арттыру және тозуды азайту үшін қолданылатын металлургиялық беттік өңдеу техникасы. Процесс кезінде көміртек және азот атомдары металлдың ішкі кеңістігіне диффузияланып, сығуға кедергі жасайды, соның салдарынан беткі қабаттың қаттылығы мен серіктік модулі артады. Карбонитридтеу көбінесе арзан, оңай өңделетін төмен көміртекті болатқа қолданылады, осылайша оған қымбат және өңдеуге қиын болаттарға тән беттік қасиеттер беріледі. Карбонитридтелген детальдердің беткі қатаңдығы 55-62 HRC аралығында шамаланады. Кейбір өнеркәсіпке дейінгі беттік қатайту процестеріне көміртегіне бай материалдар, мысалы, ағаш көмірі ғана емес, сонымен қатар урея сияқты азотқа бай материалдар да кіреді, бұл дәстүрлі беттік қатайту техникалары карбонитридтеудің бір түрі болғанын көрсетеді.
Carbonitriding is a metallurgical surface modification technique that is used to increase the surface hardness of a metal, thereby reducing wear. During the process, atoms of carbon and nitrogen diffuse interstitially into the metal, creating barriers to slip, increasing the hardness and modulus near the surface. Carbonitriding is often applied to inexpensive, easily machined low carbon steel to impart the surface properties of more expensive and difficult to work grades of steel. Surface hardness of carbonitrided parts ranges from 55 to 62 HRC. Certain pre industrial case hardening processes include not only carbon rich materials such as charcoal, but nitrogen rich materials such as urea, which implies that traditional surface hardening techniques were a form of carbonitriding.
Процесс
Карбонитридтеу газды карбуризацияға ұқсас, бірақ карбуризация атмосферасына аммиак қосылады, ол азоттың көзі болып табылады. Азот бетке сіңіріліп, көміртекпен бірге дайындамаға диффузияланады. Карбонитридтеу (шамамен 850 °C / 1550 °F) қарапайым нитридтеуге (шамамен 530 °C / 990 °F) қарағанда әлдеқайда жоғары температурада, бірақ карбуризация үшін қолданылатын температурадан (шамамен 950 °C / 1700 °F) сәл төмен және қысқарақ уақыт ішінде жүргізіледі. Карбонитридтеу карбуризацияға қарағанда экономикалық жағынан тиімдірек және сөндіру кезінде деформацияны азайтады. Төмен температура майда немесе тіпті қорғау атмосферасымен газды сөндіруге мүмкіндік береді.
Carbonitriding is similar to gas carburization with the addition of ammonia to the carburizing atmosphere, which provides a source of nitrogen. Nitrogen is absorbed at the surface and diffuses into the workpiece along with carbon. Carbonitriding (around 850 °C / 1550 °F) is carried out at temperatures substantially higher than plain nitriding (around 530 °C / 990 °F) but slightly lower than those used for carburizing (around 950 °C / 1700 °F) and for shorter times. Carbonitriding tends to be more economical than carburizing, and also reduces distortion during quenching. The lower temperature allows oil quenching, or even gas quenching with a protective atmosphere.
Карбонитридтелген бөлшектердің сипаттамалары
Карбонитридтеу қатты, тозуға төзімді қабықшаны қалыптастырады, оның қалыңдығы әдетте 0,07 мм-ден 0,5 мм-ге дейін болады және әдетте карбюрацияланған қабықшаға қарағанда жоғары қаттылыққа ие. Қабықшаның тереңдігі қолданылуына қарай реттеледі; қалың қабықша бөлшектің тозуға беріктігін арттырады. Карбонитридтеу дайындаманың тек беткі қабаттарын өзгертеді; және қосымша қабат түзбейді, сондықтан бұл процесс бөлшектің өлшемдерін айтарлықтай өзгерте алмайды. Ең көп қабықша тереңдігі әдетте 0,75 мм-мен шектеледі; одан артық тереңдіктегі қабықшаны жасау үшін диффузияға тым көп уақыт кетіп, экономикалық тиімді болмайды. Қабықшадағы азот мөлшерін шектеу үшін өңдеу уақытын қысқарту қажет, себебі азотты қосуды көміртекке қарағанда бақылау қиынырақ. Дайындамадағы азоттың көп болуы сақталатын аустениттің жоғары деңгейіне және кеуектілікке алып келуі мүмкін, бұл жоғары қаттылықтағы бөлшек жасаудағы кемшілік болып табылады.
Carbonitriding forms a hard, wear resistant case, is typically 0.07 mm to 0.5 mm thick, and generally has higher hardness than a carburized case. Case depth is tailored to the application; a thicker case increases the wear life of the part. Carbonitriding alters only the top layers of the workpiece; and does not deposit an additional layer, so the process does not significantly alter the dimensions of the part. Maximum case depth is typically restricted to 0.75 mm; case depths greater than this take too long to diffuse to be economical. Shorter processing times are preferred to restrict the concentration of nitrogen in the case, as nitrogen addition is more difficult to control than carbon. An excess of nitrogen in the work piece can cause high levels of retained austenite and porosity, which are undesirable in producing a part of high hardness.
Артықшылықтар
Карбонитридтеудің карбуризациядан басқа да артықшылықтары бар. Біріншіден, ол қатаю кезінде жұмсаруға төзімділігі жоғары, сондай-ақ шаршау мен соққыға төзімділігі артады. Карбонитридтеу мен карбуризацияны бірге қолдану арқылы терең қапшықтардың ең тиімді жағдайларын жасауға және осылайша, өнеркәсіптегі детальдің жұмысын жақсартуға болады. Бұл әдіс әсіресе төменгі беттік қатаюға ие болаттарға, мысалы, клапан ұясына қолданылады. Процесс бастапқыда 900-955°C шамасында қажетті тереңдікке (2,5 мм-ге дейін) карбуризациялаудан басталады, содан кейін қажетті карбонитридтелген қапшық тереңдігіне жету үшін карбонитридтеу жүргізіледі. Детальдар майға сөндіріледі, нәтижесінде алынған деталь карбуризациялау арқылы қол жеткізілгенге қарағанда қаттырақ болады, ал карбонитридтелген қабаттың қосылуы қапшықтағы қалдық сығу кернеуін арттырады, соның салдарынан контактілік шаршауға қарсы тұру қабілеті мен беріктік градиенті жоғарылайды. Зерттеулер карбонитридтеудің коррозияға төзімділігін жақсартатынын көрсетуде.
Carbonitriding also has other advantages over carburizing. To begin, it has a greater resistance to softening during tempering and increased fatigue and impact strength. It is possible to use both carbonitriding and carburizing together to form optimum conditions of deeper case depths and therefore performance of the part in industry. This method is applied particularly to steels with low case hardenability, such as the seat of the valve. The process applied is initially carburizing to the required case depth (up to 2.5 mm) at around 900 955°C, and then carbonitriding to achieve required carbonitrided case depth. The parts are then oil quenched, and the resulting part has a harder case than possibly achieved for carburization, and the addition of the carbonitrided layer increases the residual compressive stresses in the case such that the contact fatigue resistance and strength gradient are both increased. Studies are showing that carbonitriding improves corrosion resistance.
Қолданбалар
Қатайту әдісін қолдануға жиі жаратылатын бұйымдар – тісті дөңгелектер, эксцентриктер, біліктер, подшипниктер, бекіткіштер, штырьлар, гидравликалық поршень мойындары, автомобильдердегі әрекетке келтіргіш пластиналар, құралдар, қалыптар және егіс құралдары.
Typical applications for case hardening are gear teeth, cams, shafts, bearings, fasteners, pins, hydraulic piston rods, automotive clutch plates, tools, dies and tillage tools.