Gasatmosferisch carboneren

Carboneren is een thermochemische oppervlaktebehandeling dat koolstof inbrengt in een vaste ijzer- of staallegering. Dit wordt bereikt door verhitting van het metaal in een koolstofhoudende gasatmosfeer boven omzettemperatuur, gedurende een vooraf bepaalde tijd. Na het carboneren worden de delen afgeschrikt om de gecarboneerde oppervlaktelaag te harden. De kern blijft ongewijzigd.

Het is een veel gebruikt proces van oppervlakteharden voor laag koolstofstaal. Het industriële belang van carboneren blijkt wel uit het marktaandeel, een derde van alle hardingsbehandelingen komt voor rekening van carboneren en harden.

Voordelen

Carboneren en harden geeft harde, slijtvaste oppervlakken. Bovendien wordt breuk door stootbelasting vermeden als gevolg van een zachtere kern. Anders dan thermochemische oppervlakteprocessen zonder afschrikken, wordt dit proces meestal gebruikt voor grote inzetdiepten.

Applicaties en materialen

Veel gebruikte toepassingen zijn onder meer tandwieloverbrengingen en assen voor de automotive industrie, windturbines en pomponderdelen en alle toepassingen waar onderdelen gedurende langere tijd en onder hoge stootbelastingen moeten kunnen werken. Er zijn veel staalsoorten die kunnen worden gecarboneerd. De hardheid en slijtvastheid van het oppervlak, en de taaiheid van de kern kunnen kan worden geregeld door de keuze van de staalsoort (legeringselementen) en de procesparameters.

Voorbeelden:

Procesdetails

Carboneren is een thermochemisch diffusieproces waarbij koolstof wordt toegevoegd aan het oppervlak van een (bij voorkeur) gelegeerde laag koolstofstaal (<0,25% koolstof). De diepte van de koolstofdiffusie en de bijbehorende effectieve hardingsdiepte (CHD) kan variëren van ondiep, vaak minder dan 2 mm, tot een grotere diepte van 4 tot 6 mm. Het totale proces wordt toegepast in drie fasen:

• Een thermochemisch diffusieproces in een ovenkamer met een koolstofhoudende omgeving, om het oppervlak te verrijken met koolstof, bij een temperatuur tussen 880 en 980°C.
• De harding wordt bereikt door afschrikken in olie, polymeer-/wateroplossing of zout.
• De derde fase is een ontlaatbehandeling. Temperatuur en tijd van het ontlaten zijn afhankelijk van producteisen en toepassing. Het ontlaatproces minimaliseert piekspanningen en verhindert scheurinitiatie.