Karbonitrasyon

Karbonitrasyon, sementasyona benzeyen, A3 sıcaklığının üzerinde yapılan, azot (NH₃ gazı yolu ile) eklemek suretiyle, dış yüzeyde sert ve aşınma dayancı yüksek bir katman oluşturularak yapılan östenitik yüzey sertleştirme işlemidir.

Faydalar

Karbonitrasyon, çoğunlukla sert ve aşınmaya dirençli yüzey elde etmek için yapılır. Hem karbon hem azot difüzyonu, yalın karbon ve düşük alaşımlı çeliklerin sertleşebilirliklerini artırır ve sementasyondan daha sert bir yüzey oluşturur. Karbonitrasyon özellikle küçük parçaların seri üretimi için uygundur. Düşük sıcaklıklarda yapılması nedeniyle, sementasyonla kıyaslandığında çarpılma daha azdır. Düşük suverme hızı sayesinde suverme çatlağı riski azalır.

Uygulamalar ve malzemeler

Östenitik karbonitrasyon, genellikle, küçük boyutlardakilerdaki seri üretim parçalarına, 0,1 ila en fazla 0,75 mm sertlik derinliği ve yüksek aşınma direnci istenen parçalara başarı ile uygulanmaktadır.

Genel uygulamaları:

• dişliler ve şaftlar
• pistonlar
• merdaneler ve yataklar
• hidrolik, havalı ve otomatik kumanda sistemlerindeki kollar.

Yaygın olarak yalın karbon çeliklerinin aşınma direnci ve yorulma dayancını iyileştirmek için kullanılır.

Karbonitrasyon işlemi, yalın karbonlu çeliklerden başlayıp düşük karbonlu çeliklere (düşük Al içerikli), max. %0,25 karbon içeren düşük alaşımlı çeliklere, otomat çeliklerine ve sinterlenmiş çeliklere kadar, çok geniş çelik türlerine uygulanabilir.

Proses detayları

Karbonitrasyon (östenitik karbonitrasyon), hem karbon hem azotun birlikte genellikle eş zamanlı olarak parçanın yüzeyine girmesini içeren bir termokimyasal işlemdir. Uygulama düşük sıcaklıklarda gerçekleşir, genellikle sementasyondan daha kısa sürer ve böylece parçalar çarpılmaya daha az eğilimli olur. Nüfuz eden azot, östenit üzerinde dengeleyici etki yapar ve kritik suverme hızını azaltır, bunun sonucu olarak da çeliğin sertleşebilirliği artar.

Düşük karbonlu çelikler için deformasyonu azaltmak amacı ile su yerine, sulama şiddeti nispeten daha düşük olan yağ gibi suverme ortamları kullanılmalıdır.

Karbonitrasyon genellikle 820-900°C sıcaklık aralığında,yalın karbon çeliği ya da düşük alaşımlı çelik yüzeyine, %0,5 ila %0,8 oranlarında karbon ve %0,2 ila %0,4 (<%5) azot ilave edilen atmosferik ortamda yapılır. Difüzyonun hemen ardından parçalar doğrudan yağ içerisine daldırılarak sulama işlemi yapılır. Elde edilen yüzey sertlik derinliği (esd) genellikle 0,7 mm’yi geçmez ve sertleştirme sıcaklığı, suverme hızı, çeliğin sertleşebilirliği ve parça boyutu esd yi etkiler. Daha derin esd ye sahip parçalarda, gevrekliği azaltmak için, tribolojik koşullar gözönüne alınarak 150 ila 200°C arasında düşük sıcaklıkta meneviş yapılır.