Войти
Современная компьютеризированная газовая печь науглероживания Науглероживание, науглероживание (в основном американский английский) или науглероживание - это процесс термообработки, в котором железо или сталь поглощает углерод, в то время как металл нагревается в наличие углеродсодержащего материала, такого как древесный уголь или оксид углерода. Цель состоит в том, чтобы сделать металл более твердым. В зависимости от времени и температуры пораженный участок может варьироваться по содержанию углерода. Более длительное время науглероживания и более высокие температуры обычно увеличивают глубину диффузии углерода. Когда чугун или сталь быстро охлаждают посредством закалки, повышенное содержание углерода на внешней поверхности становится твердым из-за превращения из аустенита в мартенсит, в то время как сердцевина остается мягкой и прочной, как микроструктура феррит и / или перлит .
. Этот производственный процесс можно охарактеризовать следующими ключевыми моментами: Он применяется для низкоуглеродистых материалов. заготовки; детали контактируют с высокоуглеродистым газом, жидкостью или твердым телом; образует твердую поверхность заготовки; сердечники заготовок в значительной степени сохраняют свою вязкость и пластичность ; и обеспечивает твердость корпуса на глубину до 0,25 дюйма (6,4 мм). В некоторых случаях он служит средством от нежелательного обезуглероживания, которое произошло ранее в производственном процессе.
Науглероживание стали включает термическую обработку металлической поверхности с использованием источника углерода. Науглероживание можно использовать для увеличения твердости поверхности низкоуглеродистой стали.
На ранних этапах науглероживания использовалось прямое нанесение древесного угля, набитого вокруг обрабатываемого образца (первоначально упоминалось как случай упрочнение ), но в современных технологиях используются углеродсодержащие газы или плазма (например, двуокись углерода или метан ). Процесс зависит в первую очередь от состава окружающего газа и температуры печи, которые необходимо тщательно контролировать, поскольку тепло также может повлиять на микроструктуру остального материала. Для применений, где желателен большой контроль над составом газа, науглероживание может происходить при очень низких давлениях в камере вакуума.
Плазменная цементация все чаще используется для улучшения характеристик поверхности (таких как износ, коррозионная стойкость, твердость, несущая способность, в дополнение к параметрам, зависящим от качества) различных металлов, в частности, нержавеющей стали. Процесс является экологически чистым (по сравнению с газовым или твердым науглероживанием). Он также обеспечивает равномерную обработку компонентов со сложной геометрией (плазма может проникать в отверстия и узкие зазоры), что делает его очень гибким с точки зрения обработки компонентов.
Процесс науглероживания заключается в диффузии атомов углерода в поверхностные слои металла. Поскольку металлы состоят из атомов, плотно связанных в металлическую кристаллическую решетку, атомы углерода диффундируют в кристаллическую структуру металла и либо остаются в растворе (растворяются в кристаллической матрице металла - обычно это происходит при более низких температурах). температуры) или вступают в реакцию с элементами основного металла с образованием карбидов (обычно при более высоких температурах из-за более высокой подвижности атомов основного металла). Если углерод остается в твердом растворе, сталь подвергается термообработке для его закалки. Оба этих механизма упрочняют поверхность металла: первый за счет образования перлита или мартенсита, а второй за счет образования карбидов. Оба эти материала твердые и устойчивы к истиранию.
Науглероживание газом обычно проводят при температуре от 900 до 950 ° C.
При кислородно-ацетиленовой сварке пламя науглероживания - это пламя с низким содержанием кислорода, которое дает сажистое низкотемпературное пламя. Его часто используют для отжига металла, что делает его более пластичным и гибким в процессе сварки.
Основная цель при производстве науглероженных заготовок - обеспечить максимальный контакт между поверхностью заготовки и элементами, богатыми углеродом. При науглероживании газом и жидкостью детали часто поддерживаются в сетчатых корзинах или подвешиваются на проволоке. При науглероживании в упаковке заготовка и уголь помещаются в контейнер, чтобы гарантировать, что контакт сохраняется на максимально большой площади поверхности. Пакет науглероживание контейнеры, как правило, изготовлены из углеродистой стали, покрытая алюминием или жаропрочный никель-хромовый сплав и запечатано на все отверстия с огнеупорной глиной.
Существуют различные типы элементов или материалов, которые можно использовать для выполнения этого процесса, но в основном они состоят из материала с высоким содержанием углерода. Несколько типичных отвердителей включают газообразный оксид углерода (CO), цианид натрия и карбонат бария или древесный уголь из твердых пород древесины. При науглероживании газом углерод выделяется пропаном или природным газом. При жидкой науглероживании углерод получают из расплавленной соли, состоящей в основном из цианида натрия (NaCN) и хлорида бария (BaCl 2). При науглероживании окиси углерода выделяется кокс или древесный уголь твердых пород.
Науглероживание можно производить всевозможными заготовками, что означает практически безграничные возможности для формы материалов, которые можно науглероживать. Однако следует внимательно рассмотреть материалы, которые содержат неоднородные или несимметричные участки. Разные поперечные сечения могут иметь разную скорость охлаждения, что может вызвать чрезмерные напряжения в материале и привести к поломке.
Практически невозможно получить науглероживание заготовки без некоторых изменений размеров. Величина этих изменений зависит от типа используемого материала, процесса науглероживания, которому подвергается материал, а также от исходного размера и формы заготовки. Однако изменения незначительны по сравнению с операциями термообработки.
| Свойства рабочего материала | Эффекты науглероживания |
|---|---|
| Механические |
|
| Физический |
|
| Химический |
|
Обычно карбонизируемые материалы представляют собой низкоуглеродистые и легированные стали с начальным содержанием углерода от 0,2 до 0,3%. На поверхности заготовки не должно быть загрязнений, таких как масло, оксиды или щелочные растворы, которые предотвращают или затрудняют диффузию углерода на поверхность заготовки.
В целом, Пакетное науглероживающее оборудование может работать с более крупными деталями, чем оборудование для науглероживания жидкостью или газом, но методы науглероживания жидкостью или газом быстрее и подходят для механизированной обработки материалов. Также преимуществами науглероживания перед нитроцементацией являются большая глубина корпуса (возможна глубина корпуса более 0,3 дюйма), меньшая деформация и лучшая ударная вязкость. Это делает его идеальным для применения в высокопрочных и износостойких материалах (например, ножницы или мечи). К недостаткам относятся дополнительные расходы, более высокие рабочие температуры и увеличенное время.
Обычно науглероживание газом используется для больших деталей. Науглероживание жидкостью используется для мелких и средних деталей, а науглероживание в пакетах может использоваться для крупных деталей и отдельной обработки мелких деталей навалом. Вакуумная науглероживание (науглероживание под низким давлением или LPC) может применяться к большому спектру деталей при использовании в сочетании с закалкой в масле или газе под высоким давлением (HPGQ), в зависимости от легирующих элементов в основном материале.
.
