Węgloazotowanie

Węgloazotowanie to proces utwardzania powierzchniowego realizowany w zakresie występowania struktury austenitycznej (powyżej A3) podobny do nawęglania z uwzględnieniem dodatku azotu (przez obecność gazu NH₃) służący do zwiększenia odporności na zużycie dzięki utworzeniu utwardzonej warstwy powierzchniowej.

Korzyści

Węgloazotowanie jest głównie stosowane do tworzenia twardej i odpornej na zużycie warstwy dyfuzyjnej. Dyfuzja zarówno węgla, jak i azotu zwiększa hartowność stali węglowych i niskostopowych oraz tworzy twardą warstwę dyfuzyjną. Proces węgloazotowania jest szczególnie przydatny do czystej masowej produkcji małych komponentów. Ze względu na niższą temperaturę wymaganą dla węgloazotowania w porównaniu z nawęglaniem można zmniejszyć ryzyko wystąpienia znacznych odkształcenia i pęknięć.

Aplikacje i materiały

Węgloazotowanie austenityczne jest z powodzeniem stosowane do masowo produkowanych elementów ogólnego przeznaczenia oraz mających mniejsze rozmiary, gdzie jest wymagana duża odporność na zużycie i gdzie wymagana głębokość warstwy dyfuzyjnej zawiera się w przedziale od 0,1 do maksymalnie 0,75 mm.

Do typowych zastosowań należą:

• koła zębate i wałki
• tłoki
• walce i łożyska
• dźwignie w układach z napędem hydraulicznym, pneumatycznym i mechanicznym.

Węgloazotowanie można zastosować do różnych gatunków stali od stali węglowych do stali miękkich (o obniżonej zawartości aluminium), stali niskostopowych o zawartości węgla maks. 0,25%, stali automatowych i stali spiekanych.

Dane procesowe

Węgloazotowanie (austenityczne) to proces obróbki cieplno-chemicznej obejmujący jednoczesne wprowadzanie atomów węgla i azotu do powierzchni obrabianego elementu. Proces przebiega w niższych temperaturach i zazwyczaj w krótszym czasie niż nawęglanie, dzięki czemu elementy są mniej narażone na odkształcenia. Dyfuzja azotu ma stabilizujący wpływ na austenit i obniża krytyczną szybkość chłodzenia, a więc i zmienia hartowność stali.

W celu zmniejszenia odkształceń można stosować mniej intensywne sposoby chłodzenia, takie jak hartowanie w oleju zamiast w wodzie, wymagane dla stali miękkiej.

Węgloazotowanie jest zazwyczaj przeprowadzane w zakresie temperatur 820-900°C w atmosferze gazowej wzbogacającej powierzchnię stali węglowej lub niskostopowej od 0,5 do 0,8% węgla i 0,2-0,4% (< 5%) azotu. Po zadanym czasie dyfuzji elementy mogą być hartowane bezpośrednio w oleju. Uzyskiwana głębokość utwardzenia powierzchniowego (CHD) zazwyczaj nie przekracza około 0,7 mm i zależy nie tylko od głębokości węgloazotowania, ale również od temperatury hartowania, szybkości chłodzenia, hartowności stali oraz wielkości elementu. Obróbka cieplna kończy się procesem odpuszczania w przedziale 150-200°C w zależności od rzeczywistych warunków eksploatacji.