Что такое науглероживание: Преимущества, процесс, типы и применение

В каждой области применения существуют свои требования к твердости материала, используемого при изготовлении компонентов. Однако для достижения необходимого уровня твердости металлы подвергаются процессу науглероживания.

Существуют различные типы металлов, которые могут потребовать закалки, и это достигается с помощью процесса науглероживания. Если вы хотите узнать, что такое науглероживание, прочтите приведенное ниже руководство.

Что такое науглероживание?

Науглероживание - это процесс термической обработки, который улучшает свойства материалов, такие как твердость, путем добавления углерода к поверхности металла. На поверхности металла может не хватать углерода, поэтому углерод необходим для создания твердого покрытия вокруг него.

Преимущества науглероживания

У науглероживания есть несколько универсальных преимуществ, и вот некоторые из них:

• Процесс науглероживания очень прост, его можно выполнить в кратчайшие сроки и даже не требует особых навыков. Он также совместим с различными типами материалов, такими как чугун и углеродистая сталь. Она подходит для сложных форм и конструкций.
• Науглероживание - процесс, который не требует больших затрат, а при ограниченных расходах может обеспечить твердость деталей.
• Науглероживание подходит для массового производства, так как оно автоматизировано и закаливает большие партии изделий.
• Она обеспечивает лучший контроль размеров, и даже после закалки деформация незначительна.
• Он повышает износостойкость и пластичность заготовки.
• Науглероживание придает компонентам высокую усталостную прочность, а значит, твердый слой на внешней стороне позволяет компоненту выдерживать высокие нагрузки.

Процессы науглероживания

Процесс науглероживания состоит из следующих этапов:

Добавление углерода

На первом этапе деталь очищается, а затем помещается в плотно закрывающуюся коробку, в которой хранятся углеродистые материалы. Для герметизации коробки можно использовать огнеупорную глину. Затем коробку помещают в печь при температуре температура 925 градусов Цельсия в течение примерно 10 часов.

Углекислый газ образуется из углеродистого материала, который распадается на углерод и угарный газ. Углерод диффундирует с деталью, которая подвергается науглероживанию. Деталь поглощает углерод слоями, после чего коробку вынимают из печи.

Термообработка

Затем деталь снова помещают в печь для термической обработки. Она выдерживается в печи около 15 минут при температуре 790 градусов Цельсия. Это способствует превращению металла в аустенит, а затем, после извлечения из печи, деталь выдерживают в воде. Это приводит к быстрому охлаждению и образованию твердых структур.

Отпуск

Внутренние напряжения образуются из-за быстрого охлаждения, поэтому важно снять эти напряжения путем отпуска. Вы можете нагреть деталь при низкой температуре и оставить ее остывать на воздухе после того, как она находилась под нагревом в течение часа.

Виды науглероживания

Существуют различные типы процессов науглероживания, и они рассмотрены ниже.

Газовое науглероживание

Газовое науглероживание заключается в нагреве углеродистая сталь до температуры аустенизации в атмосфере, богатой углеродом. При этом используется газ-носитель, а деталь выдерживается в печи, где есть пропан и метан. Это смесь CO2, CH4, CO и т. д.

При температуре науглероживания пропан разлагается на поверхности детали, и углерод диффундирует по поверхности. Температура составляет около 925 градусов Цельсия, а время, необходимое для науглероживания, - 2 часа.

Вакуумное науглероживание

Процесс вакуумного науглероживания предполагает использование бескислородной среды с низким давлением. В процессе используется углеводородыЭто газы, такие как метан. Окружающая среда не содержит кислорода, а температура может быть повышена при необходимости. Чем выше температура, тем выше скорость диффузии углерода.

Жидкое науглероживание

Жидкое науглероживание - это процесс, который используется для науглероживания стальных или железных деталей. Эти детали выдерживают при температуре, превышающей Ac1, в соли в расплавленном состоянии, добавляют азот и углерод. При жидком науглероживании используется цианид, который состоит из азота и углерода.

Компонент хранится в соляной ванне, температура которой составляет около 900 градусов Цельсия, а соль очень токсична. Соль соединила азот с поверхностью компонента, что сделало его твердым.

Твердое науглероживание (пакетное науглероживание)

Твердое науглероживание - это процесс, при котором из твердого соединения выделяется монооксид углерода, который разлагается на поверхности металла на диоксид углерода и зарождающийся углерод. Для изготовления емкостей для науглероживания используется углеродистая сталь с алюминиевым покрытием, углеродистая сталь или железоникельхромовые сплавы, устойчивые к нагреву.

Детали хранятся в герметичном боксе с науглероживающей средой, в качестве которой может выступать древесный уголь или кокс. В процессе науглероживания используется газ, при этом угарный газ диссоциирует на углекислый газ, который затем сплавляет углерод на поверхности детали. Процесс занимает от 2 часов до 36 часов при температуре от 800 до 845 градусов Цельсия.

Плазменное науглероживание

В процессе плазменного науглероживания используется дистанционное накаливание постоянным током, в результате которого на деталь наносится слой углерода. Напряжение постоянного тока подается между деталью и электродом, а заготовка находится в камере науглероживания. Затем углерод высвобождается в виде плазменного разряда.

Капельное науглероживание

При капельном науглероживании используются органические вещества, например метанол, который добавляется в науглероживающую печь. При этом выделяется газ, который разлагает детали и их поверхность, оставляя после себя твердый слой углерода.

Карбонитрирование

Карбонитрирование также проводится на стали, масса углерода в ней составляет 0,4-0,5 процента. Она помогает упрочнить поверхность детали, и к таким деталям могут относиться валы и шестерни. В процессе модифицируется газ, в котором присутствуют метан и аммиак.

Науглероживание и азотирование

Науглероживание и азотирование - оба процесса, которые помогают закалить сталь и другие металлы. Однако единственное различие между ними заключается в материале, используемом в процессе.

Науглероживание используется для диффузии углерода на поверхность металла путем его нагрева в присутствии углеродсодержащего материала. Азотирование, с другой стороны, использует азот на детали и подвергает ее воздействию высоких температур.

Применение науглероживания

Процесс науглероживания применяется во многих областях для упрочнения металлов, используемых в компонентах; некоторые из этих областей применения приведены ниже:

Аэрокосмическая промышленность: Детали самолетов, такие как двигатели и шасси, требуют высокой прочности, для чего необходима науглероженная сталь.

Морской: Компоненты, такие как системы передач и двигатели в магазине, изготавливаются с использованием науглероженных деталей, которые обеспечивают коррозионную стойкость и износостойкость.

Автомобиль: В автомобильном секторе для него используются детали с высокой прочностью и износостойкостью, такие как подшипники, шестерни, валы, а также науглероживание.

Сельское хозяйство: В сельскохозяйственной технике используется науглероженная сталь, так как ее детали должны выдерживать суровые условия окружающей среды.

Начните свой проект по обработке стали с ЧПУ в компании DEK

Детали из науглероженной стали широко используются во многих областях, и если вы хотите изготовить и науглеродить детали для вашего будущего проекта, свяжитесь с нами по адресу DEK. Мы предлагаем высококачественные детали, которые разработаны в соответствии с вашими индивидуальными спецификациями и могут быть использованы в различных проектах.

Заключение

Процесс науглероживания имеет различные типы, и каждый тип имеет свои характеристики. Очень важно понимать каждый тип процесса науглероживания и его пригодность, чтобы вы могли выбрать его в соответствии с вашими требованиями.