Carbureren met stikstof uitgelegd: verhoging van oppervlaktehardheid en duurzaamheid van staalonderdelen

Onderdelen die precisiebewerking en inzetgietprocessen ondergaan, kunnen een verzwakking van hun buitenste oppervlakken ondervinden door de bewerkingsprocessen. Laaglegering staal en koolstofstaal onderdelen zijn mogelijk niet sterk genoeg om de constante slijtage aan te kunnen die zal worden ondervonden zodra ze in operaties worden geplaatst. Om een harder oppervlak te bieden en metalen meer gunstige mechanische eigenschappen te geven, zoals sterkte, temperatuurbestendigheid, duktiliteit en oppervlaktehardheid, zullen de onderdelen een warmtebehandelingsproces ondergaan.

Er zijn veel warmtebehandelingsprocessen beschikbaar. Een dergelijk proces heet koolstofstikstofverharding, wat een randverhardingsproces wordt genoemd. Randverharding omvat het toevoegen van chemicaliën aan het onderdeel dat hoge temperaturen in een afgedichte kamer ondergaat. De "rand" van het onderdeel, wat het buitenste oppervlak is, ondergaat de randverhardingsbehandeling. Hoe diep de randverharding in het onderdeel zal gaan, zal gebaseerd zijn op een verscheidenheid aan factoren, zoals verhardingstemperatuur, afkoelsnelheid, verhardeerbaarheid van het metaal, de afmetingen van het onderdeel en de koolstofstikstofverhardingsdiepte.

Koolstofstikstofverharding

Koolstofstikstofverharding omvat een austenitisch verhardingsproces dat voor metalen wordt gebruikt om hun kristallijne microstructuren te veranderen, zodat ze bepaalde positieve kwaliteiten verkrijgen. Wanneer metalen als austenitisch worden beschouwd, worden ze niet gehard wanneer ze alleen warmte ondervinden. Chemicaliën, in dit geval koolstof en stikstof uit toegevoegd ammoniak, moeten ook worden geïntroduceerd in een thermochemisch proces. Deze chemicaliën penetreren de microstructuur op het oppervlak van het onderdeel, wijzigend en vervormend, terwijl de rand duktiler, duurzamer en harder wordt.

Proces

Het proces begint met het nemen van het laag koolstofstaal of laag legering staal onderdeel en het verwarmen tot het een temperatuurbereik bereikt van ongeveer 1500°F (850°C). Stikstof en koolstof worden in de afgedichte kamer geplaatst terwijl ze diffunderen in de oppervlaktelagen van het onderdeel. Het onderdeel wordt vervolgens in olie gequenchd. Dit proces verhardt het metaal, wat de slijtage- en tersbestandheid vergroot. De koolstofstikstofverhardingsdiepten tot de onderdelen kunnen reiken tot ongeveer 0,1mm tot 0,75mm.

Toepassingen

Het koolstofstikstofverhardingsproces is ideaal voor goedkopere metalen die hun oppervlaktelagen warmtebehandeld moeten krijgen om het metaal duurzamer en sterker te maken. Laag koolstof- en laag verhardeerbaarheids staalonderdelen kunnen een breed scala aan voordelen uit dit proces halen. Veelvoorkomende onderdelen die door koolstofstikstofverharding kunnen gaan, omvatten:

• zuigers
• bevestigingsmiddelen

pennen

• tandwielen
• assen
• tandtandwielen
• stempels
• gereedschappen
• hefbomen

Om te bepalen of het onderdeel koolstofstikstofverharding moet ondergaan, moeten het gebruikte metaal, de specificaties van het onderdeel en hoe het onderdeel in de toepassing wordt gebruikt, in overweging worden genomen.

Voordelen van koolstofstikstofverharding

Koolstofstikstofverharding voegt slijtvaste eigenschappen toe aan kleine onderdelen. Het proces omvat het veranderen van de microstructuur van de oppervlaktelaag in plaats van het toevoegen van een buitenste coating die kan afslijten door abrasieve processen van andere metalen onderdelen. Dus het onderdeel hoeft niet constant een buitenste coating toegevoegd te krijgen voor bescherming bij dagelijks gebruik. Dit proces kan ook worden gebruikt voor zowel eenvoudige als complexe onderdelen.

Voor meer informatie over onze warmtebehandelingsprocessen, inclusief koolstofstikstofverharding, neem contact op met Impro.