Увод у процес карбуризације

Карбуризација је уобичајена техника површинског очвршћавања дизајнирана да повећа садржај угљеника на површини металних компоненти, чиме се повећава њихова тврдоћа, отпорност на хабање и отпорност на замор. Овај процес је посебно погодан за компоненте које захтевају високу површинску тврдоћу, као што су зупчаници, лежајеви и клипни клинови.

Основни кораци процеса карбуризације

Предтретман:

Чишћење: Очистите површину металних компоненти да бисте уклонили оксиде, уље и друге нечистоће како бисте осигурали ефикасност процеса карбуризације.

Грејање: Загрејте металне компоненте до одговарајућег температурног опсега, обично између 850 степени и 950 степени, да бисте омогућили да извор угљеника ефикасно дифундује у металну површину.

Царбуризинг:

Додатак угљеника: Поставите металне компоненте у окружење које садржи извор угљеника. Уобичајени извори угљеника укључују гасове који садрже угљеник (нпр. метан), чврсте изворе угљеника (нпр. угљеник у праху) и течне изворе угљеника (нпр. калцијум карбид). Ови извори угљеника ослобађају атоме угљеника на високим температурама, који дифундују у металну површину.

Дифузија: На високим температурама, атоми угљеника дифундују у металну површину и продиру у метал, формирајући површински слој богат угљеником.

Хлађење:

Гашење: Брзо охладите угљенисане металне компоненте да бисте повећали тврдоћу. Типично, вода, уље или ваздух се користе као медијум за гашење.

Каљење: Да би се ублажила унутрашња напрезања настала током хлађења и даље оптимизовала тврдоћа и жилавост, металне компоненте се обично подвргавају каљењу. Овај процес укључује загревање компоненти на нижу температуру (око 150 степени до 200 степени), а затим их полако хлађење.

Карактеристике и предности процеса карбуризације

Повећана површинска тврдоћа: Карбуризација значајно повећава површинску тврдоћу металних компоненти, чинећи их отпорнијим на хабање и корозију.

Повећана отпорност на замор: Карбуризовани слој побољшава отпорност компоненте на замор у условима високог оптерећења.

Побољшана отпорност на удар: Компоненте подвргнуте каљењу и каљењу показују бољу отпорност на удар, погодне за апликације са високим ударним оптерећењем.

Апликације

Аутомотиве Индустри: Користи се за зупчанике, радилице, брегасте осовине, итд., ради побољшања њихове отпорности на хабање и издржљивости.

Производња машина: Примењује се на делове високог оптерећења и високог трења, као што су лежајеви, зупчаници и алати.

Ваздухопловна индустрија: Повећава површинску тврдоћу и отпорност на замор компоненти да издрже тешке услове рада.

Карбуризација ефикасно побољшава перформансе металних компоненти, чинећи их погодним за апликације високе потражње.

Уобичајени недостаци и лекови у карбуризацији

1. Велике или умрежене честице карбида у карбуризованом слоју

Узроци: Висока површинска концентрација угљеника.

Прекомерно додавање угљеника у карбуризацији гаса.

Прекомерно обогаћивање угљеника у контролисаној атмосфери карбуризације.

Висок садржај цијанида у течним купкама за карбуризацију.

Споро хлађење након карбуризације.

Лекови:

Смањите концентрацију угљеника на површини, контролишите додавање угљеника током дифузије и подесите влажност.

Смањите количину угљеничних адитива у чврстом карбуризацији.

Смањите садржај цијанида у течном карбуризацији.

Убрзати хлађење након карбуризације или повећати температуру и време гашења.

Користите вишеструко каљење или нормализујте пре гашења, након чега следи каљење на високој температури.

2. Прекомерни резидуални аустенит

Узроци:

Стабилан аустенит са високим садржајем угљеника и легираних елемената.

Неадекватно каљење, што доводи до стабилног аустенита.

Споро хлађење након каљења.

Лекови:

Одржавајте одговарајућу површинску концентрацију угљеника.

Смањите температуру гашења или поново загрејте за гашење.

Каљење на ниским температурама праћено брзим хлађењем.

Поново загрејте и гасите поново или извршите каљење на високој температури након чега следи гашење.

3. Декарбонизација површине

Узроци:

Низак потенцијал угљеника у гасу током каснијих фаза карбуризације гаса.

Споро хлађење након чврстог карбуризације.

Продужено време хлађења ваздухом након карбуризације.

Недостатак заштите током хлађења или неодговарајућа гасна атмосфера у ваздушним пећима.

Лекови:

Допуните карбуризацију одговарајућим потенцијалом угљеника.

Извршите млазирање након гашења.

Омогућити додатак за брушење на већим деловима.

4. Формација црног бејнита након гашења

Узроци: Висок садржај кисеоника у медијуму за карбуризацију, што доводи до стварања оксида.

Лекови:

Контролишите садржај кисеоника у атмосфери пећи.

Користите бризгање као лек.

Побољшајте способност хлађења медијума за гашење.

5. Вишак ферита у језгру, што резултира ниском тврдоћом

Узроци:

Ниска температура гашења.

Недовољно време задржавања и брзина хлађења током поновног гашења.

Присуство нерастворених производа распада ферита или аустенита у језгру.

Лекови:

Поново загрејати и угасити према стандардним процедурама.

Повећајте температуру гашења и време држања.

6. Недовољна дубина карбуризације

Узроци:

Ниска температура пећи и кратко време задржавања.

Низак садржај угљеника у агенсима за карбуризацију.

Цурење гаса у пећи.

Нетачан састав слане купке или прекомерно оптерећење у пећи.

Површинска оксидација или акумулација угљеника.

Лекови:

Подесите температуру, време и количину агенса по потреби.

Редовно проверавајте и одржавајте услове пећи.

Уверите се да су делови чисти пре карбуризације.

Допуните карбуризацију ако је слој превише танак.

7. Неједнака дубина карбуризације

Узроци:

Неуједначена температура пећи.

Лоша циркулација атмосфере унутар пећи.

Акумулација чађе на површини.

Значајне температурне разлике у чврстим кутијама за карбуризацију или неуједначеним угљеничним адитивима.

Површинске мрље од рђе или уља.

Недоследна храпавост површине или размак делова.

Лекови:

Темељно очистите делове пре карбуризације.

Уклоните чађу из пећи.

Обезбедите равномерни размак и правилно стезање делова.

Редовно проверавајте уједначеност температуре и услове пећи.

8. Мала површинска тврдоћа

Узроци:

Ниска површинска концентрација угљеника.

Висок резидуални аустенит.

Формирање баинитних структура.

Високе температуре гашења доводе до прекомерног аустенита или гашења на ниским температурама.

Високе температуре каљења.

Лекови:

Додати угљеник ако је концентрација ниска.

Поново загрејте и угасите ако има прекомерног заосталог аустенита.

Поново загрејте и угасите поново ако је присутан бејнит.

Придржавајте се одговарајућих процеса топлотне обраде.

9. Површинска корозија и оксидација

Узроци:

Нечистоће у агенсима за карбуризацију, као што су вода или сумпор.

Цурење гаса или контаминација у чврстом карбуризацији.

Неадекватна заштита при високотемпературном хлађењу.

Непотпуна деоксидација у сланим купатилима или незаштићено загревање у ваздушним пећима.

Прљаве површине делова.

Лекови:

Контролишите састав агенаса за карбуризацију и соли.

Редовно проверавајте заптивке и чистоћу опреме.

Очистите делове одмах и придржавајте се процедура процеса.

10. Пуцање карбуризованих делова

Узроци:

Споро хлађење доводи до неуједначених фазних трансформација.

Задржани аустенит се претвара у мартензит, изазивајући стрес.

Прекомерне брзине хлађења или сложени облици делова током почетног гашења.

Висок садржај легуре са елементима који промовишу очвршћавање.

Лекови:

Споро хлађење након карбуризације да би се осигурала потпуна фазна трансформација.

Убрзајте стопе хлађења након гашења да бисте добили мартензит и резидуални аустенит.

Оптимизујте услове гашења и процесе топлотне обраде.

Претходно машински обрадите вишак материјала да бисте избегли прекомерну деформацију.

11. Кртост водоником у високолегираним челицима

Узроци:

Висок садржај водоника у атмосфери пећи.

Превисоке температуре карбуризације које подстичу дифузију водоника.

Директно гашење не дозвољава да се водоник дифундује.

Лекови:

Споро хлађење након карбуризације.

Брзо каљење изнад 250 степени након гашења.

Зауставите довод угљеника пре него што уклоните делове из пећи и исперите азотом.

12. Ниска концентрација угљеника у слоју за карбуризацију

Узроци:

Низак потенцијал угљеника у пећи, ниска температура и недовољно додавање угљеника.

Покривање чађе или прекомерно оптерећење.

Неуједначена атмосфера пећи и низак притисак у пећи.

Недовољан размак између делова.

Декарбонизација током хлађења.

Лекови:

Редовно проверавајте температуру пећи и додавање угљеника.

Обезбедите одговарајућу атмосферу и притисак у пећи.

Спречите цурење и одржавајте правилан проток ваздуха.

Обезбедите адекватан размак између делова.

13. Прекомерна дебљина слоја за карбуризацију

Узроци:

Висока температура карбуризације и продужено време држања.

Прекомерно додавање угљеника.

Нетачно испитивање узорка.

Лекови:

Подесите параметре процеса да бисте избегли прекомерну дебљину.

Ако дебљина премашује спецификације, може бити неопходна арбитража.