Karbonitridálás

A karbonitridálás a karburáláshoz hasonló, nitrogén hozzáadásával (NH3 gázzal) végzett ausztenites (A3 feletti) betétedzési eljárás, amelyet a kopásállóság és a felületi keménység növelésére használnak egy edzett felületi réteg létrehozásával.

Előnyök

A karbonitridálást elsősorban kemény és kopásálló felületi réteg előállítására alkalmazzák. A szén és a nitrogén diffúziója növeli a sima széntartalmú és gyengén ötvözött acélok edzhetőségét, és keményebb felületi réteget hoz létre, mint a karburálás. A karbonitridálási eljárás különösen alkalmas kis méretű alkatrészek tiszta tömeggyártására. A karbonitridáláshoz szükséges alacsonyabb hőmérséklet miatt, a karburáláshoz képest, csökken a torzulás. Az enyhe gyorshűtési sebesség csökkenti a gyorshűtés okozta repedés kockázatát.

Alkalmazás és anyagok

Az ausztenites karbonitridálás sikeresen alkalmazható a jellemzően tömeggyártott és kisebb méretű alkatrészeknél, ahol nagy kopásállóságra van szükség, és ahol a felületi mélységre vonatkozó követelmények 0,1 és legfeljebb 0,75 mm között mozognak.

Jellemző alkalmazások közé tartoznak:

• fogaskerekek és tengelyek
• dugattyúk
• hengerek és csapágyak
• karok hidraulikus, pneumatikus és mechanikus működtetésű rendszerekben.

Elsősorban a sima szénacélok kopásállóságának és kifáradási határának növelésére.

Többféle acél karbonitridálható, a sima szénacéloktól kezdve a lágyacélokon (csökkentett alumíniumtartalommal) és a gyengén ötvözött acélokon át (max. 0,25% szén), az automata és szinterelt acélokig.

A folyamat részletei

Az (ausztenites) karbonitridálás olyan termokémiai kezelés, amely során a szén és a nitrogén beépül az alkatrész felületébe, általában egyszerre. A folyamatot alacsonyabb hőmérsékleten és általában rövidebb ideig végzik, mint a karburálást, ezért az alkatrészek kevésbé hajlamosak a torzulásra. A bejutott nitrogén stabilizáló hatással van az ausztenitre, és csökkenti a kritikus gyorshűtési sebességet, és ennek következtében az acél edzhetőségét.

A torzulás csökkentése érdekében a lágyacélhoz szükséges vízzel történő oltás helyett enyhébb hűtőközeg, például olaj is alkalmazható.

A karbonitridálást általában 820-900°C-os hőmérséklet-tartományban végzik gáznemű légkörben, 0,5-0,8% szén és 0,2-0,4% (< 5%) nitrogén hozzáadásával a sima szénacél vagy gyengén ötvözött acél felületéhez. A diffúziós idő után az alkatrészeket közvetlenül olajban hűtik. Az elért betétedzett mélység (CHD) általában nem nagyobb, mint körülbelül 0,7 mm, és nemcsak a karbonitridálási mélységtől, hanem az edzési hőmérséklettől, a gyorshűtési sebességtől, az acél edzhetőségétől és a komponens méreteitől is függ. A hőkezelést 150-200°C közötti alacsony hőmérsékleten történő temperálással fejezik be a magasabb felületi rétegen, ami csökkenti a törékenységet, és a tribológiai körülményektől függ.