Nawęglanie gazowe

Nawęglanie to proces utwardzania powierzchniowego wprowadzający na drodze dyfuzyjnego nasycania, węgiel do stref przypowierzchniowych stopów żelaza. Uzyskuje się to przez wygrzewanie metalu w temperaturze powyżej Ac3, atmosferze o określonym potencjale węglowym i z góry ustalonym czasie. Najczęściej po procesie nawęglania następuje proces hartowania w celu utwardzenia nawęglonej warstwy powierzchniowej. Rdzeń pozostaje niezmieniony.

Jest to często używany proces utwardzania powierzchni dla stali niskowęglowej i niskostopowej. Przemysłowe znaczenie nawęglania znajduje swoje odzwierciedlenie w udziale w rynku, ponieważ jedna trzecia operacji utwardzania za pomocą obróbki cieplno-chemicznej dotyczy nawęglania i hartowania.

Korzyści

Nawęglanie i hartowanie wytwarzają twarde powierzchnie odporne na zużycie. Ponadto pozwala to unikać awarii / uszkodzeń związanych z obciążeniem udarowym dzięki bardziej miękkiemu rdzeniowi. W odróżnieniu od innych procesów utwardzania powierzchniowego ten proces jest zazwyczaj używany dla uzyskania większych grubości warstwy.

Aplikacje i materiały

Do typowych zastosowań należą koła zębate i wałki skrzyni biegów dla branży motoryzacyjnej, elementy turbin wiatrowych i pomp oraz wszystkie zastosowania, gdzie elementy mają pracować przez długi czas i pod dużymi obciążeniami udarowymi. Nawęglaniu można poddać wiele gatunków stali. Unikalne połączenie twardej powierzchni odpornej na zużycie i ciągliwego rdzenia można kontrolować przez dobór składników stopowych materiału i parametry procesu.

Przykłady:

Dane procesowe

Nawęglanie to proces obróbki cieplno-chemicznej polegający na dyfuzyjnym nasycaniu węglem strefy powierzchniowej stali niskowęglowych ( zazwyczaj 0,25% węgla) i  niskostopowej. Proces przebiega w wysokich temperaturach (obszar jednorodnej struktury austenitu) i odpowiednio dobranym i kontrolowanym składzie atmosfery nawęglającej. Głębokość dyfuzji węgla i związana z tym efektywna głębokość utwardzenia powierzchniowego (CHD / ECD) może się wahać od małych, zazwyczaj poniżej 2 mm, do dużych głębokości wynoszących od 4 do 6 mm. Cały proces przebiega w trzech fazach:

• Proces termochemiczny w piecu komorowym ze zintegrowanym procesem hartowania. Obrabiane detale umieszczone są w piecu w środowisku zawierającym atmosferę „węglonośną” i temperaturze w zakresie od 880 do 980°C.
• Utwardzenie warstwy w procesie hartowania w oleju, roztworze polimeru/wody lub soli.
• Następnie jest stosowana operacja odpuszczania. Temperatura i czas odpuszczania są dobierane w  zależności od wymagań i zastosowania obrabianego elementu. Proces odpuszczania minimalizuje naprężenia i zmniejsza inicjowanie pęknięć.