Sulfocyjanowanie

Sulfocyjanowanie to proces technologiczny chemiczno-cieplnej obróbki metali, którego celem jest poprawa ich właściwości eksploatacyjnych. Metoda ta należy do procesów powierzchniowego utwardzania i pozwala uzyskać warstwę ochronną o wysokiej odporności na ścieranie, korozję oraz zacieranie.

Sulfocyjanowanie polega na jednoczesnym nasycaniu powierzchni metalu azotem, węglem i siarką. Dzięki temu na powierzchni elementu powstaje warstwa o zwiększonej twardości, odporności na zużycie i lepszych właściwościach przeciwzatarciowych.

Nasze możliwości techniczne w zakresie sulfocyjanowania

Wymiary obrabianych części:

Pierścienie, koła zębate, tarcze itp. — o średnicy do 350 mm;
Wały, trzpienie, kołki itp. — o długości do 450 mm;
Masa obrabianych elementów — do 50 kg.

Wymiary obrabianych części:

– pierścienie, koła zębate, tarcze itp. średnica do 350mm;

– wały, pręty, kołki itp. długość do 450mm;

Waga obrabianych detali – do 50 kg

Proces sulfocyjanowania

Przygotowanie powierzchni. Metal jest oczyszczany z zanieczyszczeń, tlenków, tłuszczów i pozostałości po wcześniejszej obróbce. Może być stosowane czyszczenie mechaniczne, chemiczne lub odtłuszczanie. Odpowiednie przygotowanie powierzchni zapewnia równomierne tworzenie warstwy ochronnej.

Nagrzewanie. Elementy są nagrzewane do temperatury właściwej dla procesu sulfocyjanowania. Parametry dobiera się w zależności od rodzaju materiału, wymagań technicznych oraz oczekiwanych właściwości warstwy powierzchniowej.

Obróbka w aktywnym środowisku. Nagrzany metal umieszcza się w środowisku zawierającym związki siarki, azotu i węgla. Proces może być prowadzony w ośrodku gazowym lub w kąpielach solnych.

Dyfuzja. Atomy azotu, węgla i siarki dyfundują w powierzchnię metalu, tworząc utwardzoną warstwę złożoną między innymi z azotków, węglików i siarczków. Głębokość oraz właściwości tej warstwy zależą od temperatury, czasu obróbki i składu medium aktywnego.

Chłodzenie. Po zakończeniu procesu elementy są chłodzone w kontrolowany sposób. Ponieważ temperatura sulfocyjanowania jest niższa niż temperatura austenityzacji, ryzyko powstawania dużych odkształceń jest ograniczone.

Technologia procesu w kąpielach solnych

Sulfocyjanowanie przeprowadza się w środowisku gazowym lub w stopionych solach, najczęściej w temperaturze około 560–620°C przez 1–4 godziny. W praktyce często stosuje się proces w ośrodkach ciekłych, czyli w specjalnych kąpielach solnych zapewniających nasycanie powierzchni azotem, węglem i siarką.

Na powierzchni detalu tworzy się utwardzona warstwa dyfuzyjna ze strefą siarczków na powierzchni. Ponieważ temperatura procesu zwykle nie przekracza 620°C, nie zachodzą przemiany strukturalne typowe dla austenityzacji podczas hartowania. Dzięki temu elementy można chłodzić bez ryzyka powstawania struktury martenzytycznej.

Odkształcenia i wypaczenia części po sulfocyjanowaniu są zazwyczaj niewielkie. Pozwala to poddawać temu procesowi również gotowe elementy, często bez konieczności pozostawiania dużego naddatku na końcową obróbkę mechaniczną.

Główne etapy produkcji części

Obróbka zgrubna.
Wstępna obróbka cieplna, czyli ulepszanie cieplne: hartowanie w temperaturze 850–950°C z chłodzeniem w oleju lub wodzie oraz wysokie odpuszczanie w temperaturze 580–670°C. Etap ten zapewnia odpowiednią udarność i wytrzymałość rdzenia.
Obróbka końcowa, w tym szlifowanie, w celu uzyskania wymaganych parametrów geometrycznych.
Ochrona obszarów nieprzeznaczonych do sulfocyjanowania, na przykład za pomocą powłoki szklanej lub cynowej o grubości do 0,015 mm, nanoszonej elektrolitycznie.
Sulfocyjanowanie, czyli jednoczesne nasycanie powierzchni azotem, węglem i siarką.

Zalety sulfocyjanowania

Wysoka odporność na korozję. Warstwa powierzchniowa zwiększa odporność detali na działanie czynników korozyjnych i wydłuża ich żywotność.

Odporność na ścieranie. Utwardzona warstwa ochronna poprawia trwałość części pracujących w warunkach tarcia i pod obciążeniem.

Podwyższona twardość powierzchni. Obecność azotków, węglików i siarczków zwiększa twardość warstwy wierzchniej oraz poprawia właściwości mechaniczne elementu.

Lepsze właściwości przeciwzatarciowe. Sulfocyjanowanie zwiększa nośność powierzchni trących i poprawia odporność na zacieranie przy wysokich naciskach.

Proces ten może również korzystnie wpływać na wytrzymałość statyczną i dynamiczną, trwałość zmęczeniową oraz ogólną odporność eksploatacyjną części.

Zastosowanie sulfocyjanowania

Przemysł maszynowy. Sulfocyjanowanie stosuje się do części narażonych na intensywne zużycie, takich jak koła zębate, wały, łożyska, tuleje i elementy współpracujące w warunkach tarcia.

Motoryzacja. Proces znajduje zastosowanie przy elementach silników, skrzyń biegów i innych podzespołów, gdzie ważna jest trwałość, odporność na zużycie i stabilna praca pod obciążeniem.

Produkcja narzędzi. Sulfocyjanowanie może być stosowane do narzędzi tnących, wierteł, frezów i innych elementów roboczych, zwiększając ich żywotność i ograniczając koszty wymiany.

Przemysł naftowy i gazowy. Metoda sprawdza się przy obróbce pomp, zaworów, elementów rurociągów i części pracujących w agresywnym środowisku.

Sulfocyjanowaniu poddaje się również osie, tarcze, łańcuchy, sworznie gąsienic oraz inne detale, które wymagają zwiększonej odporności na ścieranie, korozję i zacieranie.

Sulfocyjanowanie to skuteczna metoda powierzchniowej obróbki metali, która łączy zalety nasycania azotem, węglem i siarką. Proces pozwala zwiększyć trwałość, niezawodność i odporność eksploatacyjną wyrobów metalowych stosowanych w różnych gałęziach przemysłu.