Nitrocementovanie

Nitrocementovanie je austenitický (nad teplotou A3) proces cementovania podobný procesu karburácie s prídavkom dusíka (prostredníctvom plynu NH3), ktorý sa používa na zvýšenie odolnosti proti opotrebovaniu a tvrdosti povrchov vďaka vytvoreniu tvrdenej povrchovej vrstvy.

Výhody

Nitrocementovanie sa používa predovšetkým na vytvorenie tvrdej vrstvy odolnej voči opotrebovaniu. Difúzia uhlíka a dusíka zvyšuje kaliteľnosť obyčajných uhlíkových a nízkolegovaných ocelí a vytvára tvrdšiu vrstvu ako karburácia. Proces nitrocementovania je obzvlášť vhodný pre čistú hromadnú výrobu malých komponentov. V dôsledku nižšej teploty potrebnej na nitrocementovanie sa v porovnaní s karburáciou obmedzuje deformácia. Mierna rýchlosť kalenia znižuje riziko prasknutia pri chladení.

Aplikácie a materiály

Austenitické nitrocementovanie sa úspešne používa v prípade všeobecne sériovo vyrábaných komponentov a súčiastok s menšími rozmermi, pri ktorých sa vyžaduje veľká odolnosť voči opotrebovaniu a kde sa hĺbka vrstvy pohybuje od 0,1 do max 0,75 mm.

Medzi typické aplikácie patria:

• prevodovky a hriadele,
• piesty,
• valčeky a ložiská,
• páky v hydraulických, pneumatických a mechanicky ovládaných systémoch.

Primárne slúži na zlepšenie odolnosti voči opotrebovaniu a únavovej pevnosti obyčajných uhlíkových ocelí.

Nitrocementovaním možno spracovávať širokú škálu ocelí – od obyčajných uhlíkových ocelí, mäkké ocele (so zníženým obsahom hliníka), nízkolegované ocele s max. 0,25 % obsahom uhlíka, automatové ocele a spekanú oceľ.

Detaily procesu

(Austenitické) nitrocementovanie je termochemické spracovanie zahŕňajúce difúziu uhlíka aj dusíka do povrchu komponentu, ktorá zvyčajne prebieha súčasne. Proces sa vykonáva pri nižších teplotách a spravidla trvá kratšie ako karburácia, a preto sú komponenty menej náchylné na deformáciu. Difúzny dusík má stabilizačný účinok na austenit a znižuje kritickú rýchlosť kalenia, a v dôsledku toho aj kaliteľnosť ocele.

Kvôli obmedzeniu deformácie je možné namiesto vody použiť menej výrazné hasiace médiá, napríklad olej, a získať tak mäkkú oceľ.

Nitrocementovanie sa obvykle uskutočňuje v teplotnom rozmedzí 820 °C až 900 °C v plynnej atmosfére, pričom sa do povrchu obyčajnej uhlíkovej ocele alebo nízkolegovanej ocele pridáva 0,5 až 0,8 % uhlíka a 0,2 až 0,4 % (<5 %) dusíka. Po uplynutí času difúzie sa komponenty priamo zakalia v oleji. Dosiahnutá hĺbka cementovania (CHD) obvykle nie je väčšia ako približne 0,7 mm a závisí nielen od hĺbky nitrocementovania, ale aj od teploty kalenia, rýchlosti kalenia, kaliteľnosti ocele a rozmerov komponentu. Tepelné spracovanie sa ukončí nízkoteplotným popúšťaním pri teplote v rozmedzí 150 °C – 200 °C. Vyšší rozsah hĺbky vrstvy znižuje krehkosť a ovplyvňuje tribologické vlastnosti.