Вопросы и ответы

Что такое карбонитрация?

Карбонитрация – это вид химико-термической обработки для поверхностного упрочнения стальных и чугунных деталей, заключающийся в одновременном насыщении их поверхности азотом и углеродом. Чаще всего технология карбонитрации используется вместо традиционного азотирования. Можно также рекомендовать карбонитрацию как альтернативу процессам цементации, нитроцементации, поверхностной закалки ТВЧ, гальванического хромирования.

Почему процесс назван «карбонитрация»?

Название «карбонитрация» установлено разработчиком процесса. Оно означает одновременное насыщение поверхности стальных изделий преимущественно азотом и в меньшей степени углеродом. В отличие от нитроцементации, карбонитрация проводится при значительно более низких температурах.

Чем отличается процесс карбонитрации от процесса газового азотирования?

Процесс карбонитрации производится в расплаве солей, и основными диффундирующими элементами являются азот и углерод. При газовом азотировании таким элементом является азот, образующийся при диссоциации аммиака. Это существенно влияет на структуру диффузионного слоя. При газовом азотировании образуются нитридные фазы, а при карбонитрации – карбонитридные.

Каковы характеристики диффузионного слоя после карбонитрации и после газового азотирования?

Твердость поверхности и толщина слоя для каждого конкретного материала практически не отличаются, но из-за особенностей структуры поверхностной зоны, карбонитрированный слой имеет в 2 раза более высокую износостойкость. Характеристики усталостной прочности и контактной выносливости равнозначны.

Какова длительность процесса карбонитрации?

Длительность выдержки деталей при обработке методом карбонитрации в 5 и более раз меньше, чем при газовом азотировании (при одинаковых требованиях к толщине упрочненного слоя). Существенно сокращается время нагрева деталей, а охлаждение может проводиться непосредственно после выгрузки деталей из ванны на воздухе, в воде или в масле.

Последовательность и ориентировочная длительность операций

Содержание работ Длительность
1 Предварительная подготовка деталей – очистка и обезжиривание 0,5-1,5ч
2 Подогрев деталей 1-3 ч
3 Карбонитрация – «жидкостное» азотирование в расплаве солей 0,5-6 ч
4 Охлаждение деталей на воздухе, в воде или масле в зависимости от марки стали 0,5-1,5 ч
5 Оксидирование деталей – в случае необходимости дополнительного повышения коррозионной стойкости (для перлитных сталей) 0,5-1 ч
6 Промывка, сушка деталей 0,5-1 ч
Суммарное время 3,5-14 ч

Какое оборудование используется для процесса карбонитрации?

Для осуществления процесса карбонитрации используется шахтная электрическая печь-ванна с тиглем из титанового сплава, предотвращающего загрязнение расплава соли и существенно улучшающего качество упрочненного слоя. Детали перед карбонитрацией обязательно предварительно подогреваются до 300-350°С в отдельной печи. Для очистки деталей от налипшей соли используются промывочные ванны с горячей или холодной водой.

sxema

 

Какие соли используются для ванны?

Для наплавления ванны используются соли, синтезированные из аммоноуглеродных соединений (меламин, мелон, дициандиамид).

В каком состоянии должны поставляться детали на карбонитрацию?

  • Карбонитрация – это финишный процесс, поэтому  детали должны приходить в окончательно механически обработанном состоянии.

Для наиболее ответственных деталей (с точными посадочными размерами и высоким классом шероховатости) рекомендуется оставить припуск 0,01-0,03мм (определяется индивидуально в каждом конкретном случае), под полировку (хонинговку) для получения заданной шероховатости и точности размеров. Остальные детали могут быть использованы без дополнительной мехобработки. Снимать карбонитрированный слой методом шлифовки не рекомендуется.

  • Для обеспечения достаточной прочности и вязкости сердцевины, детали в состоянии заготовки должны быть подвергнуты закалке с высоким отпуском(термоулучшению) – для легированных сталей, нормализации –  для углеродистых сталей.
  • Во избежание коробления(деформации) в процессе карбонитрации, детали сложной формы, такие как валы с большим количеством ступеней, кольца больших диаметров с глубокими проточками, тонкостенные втулки и др., после черновой мехобработки рекомендуется подвергнуть отпуску для стабилизации размеров. После стаботпуска детали проходят чистовую мехобработку (шлифовку) и направляются на карбонитрацию.