Karbonitacja

Węgloazotowanie to rodzaj obróbki chemiczno-termicznej służącej do utwardzania powierzchniowego części ze stali i żeliwa, polegający na jednoczesnym nasycaniu ich powierzchni azotem i węglem. Najczęściej zamiast tradycyjnego azotowania stosuje się technologię karbonitowania. Węgloazotowanie można również polecić jako alternatywę dla procesów nawęglania, azotonawęglania, utwardzania powierzchniowego cząstek o wysokiej częstotliwości i chromowania galwanicznego.

Nazwę „karboazotowanie” ustalił twórca procesu. Oznacza to jednoczesne nasycanie powierzchni wyrobów stalowych głównie azotem i w mniejszym stopniu węglem. W odróżnieniu od azotonawęglania, karbonitację prowadzi się w znacznie niższych temperaturach.

Proces karbonitowania przeprowadza się w stopionych solach, a głównymi pierwiastkami dyfuzyjnymi są azot i węgiel. W azotowaniu gazowym pierwiastkiem tym jest azot powstający podczas dysocjacji amoniaku. Ma to istotny wpływ na strukturę warstwy dyfuzyjnej. Podczas azotowania gazowego tworzą się fazy azotkowe, a podczas karbonitowania powstają fazy węglikoazotku.

Twardość powierzchni i grubość warstwy dla każdego konkretnego materiału są praktycznie takie same, ale ze względu na strukturę strefy powierzchniowej warstwa azotowana ma 2 razy większą odporność na zużycie. Charakterystyki wytrzymałości zmęczeniowej i wytrzymałości kontaktowej są równoważne.

Czas utrzymywania części podczas obróbki metodą karboazotowania jest 5 i więcej razy krótszy niż przy azotowaniu gazowym (przy tych samych wymaganiach co do grubości warstwy utwardzonej). Czas nagrzewania części ulega znacznemu skróceniu, a chłodzenie można przeprowadzić bezpośrednio po wyładowaniu części z kąpieli w powietrzu, wodzie lub oleju.

Do przeprowadzenia procesu karboazotowania wykorzystuje się piec elektryczny szybowy z tyglem ze stopu tytanu, co zapobiega zanieczyszczeniu roztopionej soli i znacząco poprawia jakość utwardzonej warstwy. Przed karbonitacją części należy podgrzać do temperatury 300-350°C w oddzielnym piecu.Do czyszczenia części z przylegającej soli stosuje się kąpiele płuczące z ciepłą lub zimną wodą.

Do stapiania kąpieli stosuje się sole syntetyzowane ze związków amonowych (melamina, melon, dicyjanodiamid).

• Węgloazotowanieto proces wykańczający, dlatego części muszą dotrzeć w końcowym stanie obrobionym. W przypadku najbardziej krytycznych części (o dokładnych wymiarach spasowania i wysokiej klasie chropowatości) zaleca się pozostawienie naddatku 0,01-0,03 mm (każdorazowo ustalany indywidualnie) , do polerowania(honowania) w celu uzyskania pożądanej chropowatości i dokładności wymiarowej. Pozostałe części można wykorzystać bez dodatkowej obróbki. Nie zaleca się usuwania warstwy azotowanej metodą mielenia.
• Aby zapewnić wystarczającą wytrzymałość i udarność rdzenia, części w stanie przedmiotu obrabianego muszą zostać poddane hartowaniu w wysokiej temperaturze (poprawa cieplna) – w przypadku stali stopowych normalizacja – dla stali węglowych.
• Aby uniknąć wypaczenia(deformacji) podczas procesu karbonitowania, części o złożonym kształcie, takie jak wały o dużej liczbie stopni, pierścienie o dużej średnicy z głębokimi rowkami, tuleje cienkościenne itp., po obróbce zgrubnej zaleca się odpuszczanie w celu ustabilizowania wymiarów.Po normalnym uruchomieniu części poddawane są obróbce wykańczającej (szlifowaniu) i kierowane do karbonitacji.