Karbonitrering

Karbonitrering er en austenitisk (over A3) overfladehærdende proces, der minder om karburering, med tilføjelsen af nitrogen (gennem NH₃-gas), brugt til at øge slidstyrke og overfladehårdhed gennem dannelsen af et hærdet overfladelag.

Fordele

Karbonitrering anvendes primært til at danne en hård og slidstærk overflade. Diffusionen af både kulstof og nitrogen øger hærdningen af almindelig kulstof og lavlegeret stål, og skaber en hårdere overflade end karburering. Processen til karbonitrering er især velegnet til ren masseproduktion af små komponenter. Da processen foregår ved en lavere temperatur i forhold til karburering, giver processen mindre mål- og formændringer. En lav afgysningshastighed reducerer risikoen for revner efter afgysning.

Brug & materialekvalitet

Austenitisk karbonitrering anvendes med succes generelt på masseproducerede komponenter, og dem med små dimensioner, hvor stor slidstyrke er påkrævet, og hvor kravene til indhærdedybde spænder fra 0,1 til højst 0,75 mm. Typisk anvendelse inkluderer:

• tandhjul og stænger
• stempler
• ruller og lejer
• håndtag i hydrauliske, pneumatiske og mekaniske bevægelsessystemer.

Primært til at øge slidstyrke og udmattelsesstyrke hos almindeligt kulstofstål.

En bred række af ståltyper kan karbonitreres, fra almindeligt kulstofstål til bløde ståltyper (med reduceret aluminiumsindhold), lavlegerede ståltyper med højst 0,25 % kulstof, automatstål og sinterstål.

Proces detaljer

(Austenitisk) karbonitrering er en termokemisk behandling, som involverer inddiffusion af både kulstof og nitrogen i overfladen af komponenten, typisk på samme tid. Processen udføres ved lavere temperaturer og typisk i kortere perioder end ved karburering, og derfor er det mindre sandsynligt, at komponenter ændrer form. Den diffunderede nitrogen har en stabiliserende effekt på austenit og sænker den nødvendige bratkølingshastighed og derfor, som en konsekvens, hvor stor en hårdhed, stålet kan opnå.

For at reducere formændring kan der anvendes langsommere afgysningsmedier, såsom olie, i stedet for vandafkøling, der er nødvendig til blødt stål.

Karbonitrering udføres typisk ved temperaturer i området 820-900 °C i en gasatmosfære, tilføjende mellem 0,5 og 0,8 % kulstof og 0,2-0,4 % (<5 %) nitrogen til overfladen af almindeligt kulstofstål eller lavlegeret stål. Efter diffusion sænkes komponenterne direkte ned i olie. Den opnåede indhærdedybde (IHD) er typisk ikke over 0,7 mm og afhænger ikke kun af karbonitreringsdybder, men også af hærdetemperaturen, afgysningshastigheden, hvor meget stålet kan hærdes og komponentens dimensioner. Varmebehandlingen udføres ved lav anløbning mellem 150-200 °C for et højere indhærdedybdeområde, hvilket reducerer sprødhed og afhænger af tribologiske forhold.