Опис
Наша компанія «Karbaz» пропонує цілий ряд нових технологій зміцнення. Однією з них є Карбонітрація як хіміко-термічна обробка металів. При цьому процесі відбувається поступове насичення виробів азотом і вуглецем.
Карбонітрація стали і чавуну дозволяє значно збільшити міцність і зносостійкість деталей в 2-11 разів, максимально віддалити початок процесу корозії.
Карбонітрації можуть піддаватися всі марки чавуну і сталі. Найбільш часто карбонітріруют такі деталі як:
- шестерні та зубчасті колеса;
- шнеки, зірочки і черв'яки;
- двигуни насосів;
- запірну арматуру;
- компресори;
- інструмент
(Шнека навантажувача, відвалу плуга, сита, барабана, валу колінчастого, втулки, диска борони, зірочки, зуба борони, колеса зубчастого, корпусу підшипника, підшипника, кронштейна, ножа, подрібнювача, осі редуктора, півосі заднього моста, пружини, ролика натяжної, фланця, шестерні, шківу).
Згідно технології рідинне карбонітруванні деталей і механізмів здійснюється в розплаві солей карбонатів і ціанатів при температурному режимі 540-600 градусів за Цельсієм. Ріжучий інструмент витримується в такому розплаві протягом 50 хвилин, тоді як для зміцнення шару деталей і механізмів машин і тракторів необхідна при витримці близько 2-8 годин.
Наші технічні можливості по карбонітрації
Вантажопідйомність кранового обладнання
до 2 тон.
Пропускна здатність ділянки
до 4 тон / добу
Термін виконання работ
1-2 робочі дні
Зміцнення деталей типу "Кільце"
Діаметром до 1150 мм.
Висотою до 700 мм
(До 1300 мм за технологією "з переворотом").
Зміцнення деталей типу "вал"
Діаметром до 420 мм.
Довжиною до 2300 мм.
(До 4500 мм за технологією "з переворотом")
Технологія дозволяє проводити також локальне зміцнення з частковим зануренням деталей в розплав.
переваги карбонітрації
1.
Будь-які марки сталей і чавуну
Зміцнення деталей з будь-яких марок сталі і чавуну
2.
Високі показники якості
Збільшення зносостійкості деталей 2-11 разів
Підвищення втомної міцності деталей на 50-80%
Зниження коефіцієнта тертя в 1,5-5 разів
Підвищення корозійної стійкості «чорних» сталей
Ефективність і економічність
Висока швидкість насичення (0,5-6 годин)
Рівномірність нагріву і насичення в розплаві
3.
Без додаткової обробки
Відсутня крихкість карбонітрированого шару
Фінішна обробка - обробляються остаточно готові деталі
4.
Процес карбонітрації простий у виконанні, не вимагає складного обладнання. Вартість обробки за методом карбонітрації незначна, і залежить від маси і складності поверхні деталей.
Після карбонітрації на поверхні сталей формується зміцнений шар, що складається з декількох зон. Верхній шар ε - карбонітриду типу Fe3 (N, C). Під карбонітридним шаром розташовується зона γ '- фази типу Fe4 (N, C), під якою знаходиться дифузійна зона (гетерофазний шар). Вона складається з твердого розчину вуглецю і азоту в залізі з включеннями карбонітридних фаз, твердість якої значно вище твердості серцевини. Концентрація азоту і вуглецю при цьому істотно знижується.
Основні параметри процесу
1.
Cуть процесу
Суть процесу Діффузійне насичення поверхні сталевих і чавунних виробів азотом і вуглецем
2.
Мета процесу
Захист деталей машин і інструменту від зносу, ерозії, корозії, втомного і контактного руйнування
3.
Середовище насичення.
Розплав ціанатів і карбонатів
4.
Температура обробки
540-600°С
Час витримки
5-45 хв - для різального інструменту
1-8 годин - для штампового інструменту і деталей машин
5.
Оброблювані матеріали
Сплави на основі заліза (всі марки сталі та чавуну)
6.
Оброблювані деталі.
Зубчасті колеса, шестірні, вали, коленвали, штока, ходові гвинти, зірочки, черв'яки, шнеки, деталі двигунів, насосів, запірної арматури, гвинтових, поршневих, відцентрових компресорів і безліч інших тертьових і швидкозношуваних деталей. Ріжучий, штамповий, пресовий, волочильний інструмент та інше.
7.
переваги карбонітрації
1.
Будь-які марки сталей і чавуну
Зміцнення деталей з будь-яких марок сталі і чавуну
2.
Високі показники якості
Збільшення зносостійкості деталей 2-11 разів
Підвищення втомної міцності деталей на 50-80%
Зниження коефіцієнта тертя в 1,5-5 раз
Повишеніе корозійної стійкості «чорних» сталей
3.
Ефективність і економічність
Висока швидкість насичення (0,5-6 годин)
Равномерность нагрева и насыщения в расплаве
4.
Без додаткової обробки
Відсутня крихкість карбонітрірованного шару
Фінішна обробка - обробляються остаточно готові деталі
Процес карбонітрації простий у виконанні, не вимагає складного обладнання. Вартість обробки за методом карбонітрації незначна, і залежить від маси і складності поверхні деталей.
Після карбонітрації на поверхні сталей формується зміцнений шар, що складається з декількох зон. Верхній шар ε - карбонітрид типу Fe3 (N, C). Під карбонітридним шаром розташовується зона γ '- фази типу Fe4 (N, C), під якою знаходиться диффузійна зона (гетерофазний шар). Вона складається з твердого розчину вуглецю і азоту в залізі з включеннями карбонітридних фаз, твердість якої значно вище твердості серцевини. Концентрація азоту і вуглецю при цьому істотно знижується.
переваги карбонітрації
1.
Суть процесса
Дифузійне насичення поверхні сталевих і чавунних виробів азотом і вуглецем
2.
Мета процесу
Захист деталей машин і інструменту від зносу, ерозії, корозії, усталостного і контактного руйнування
3.
Середовище насичення.
Розплав ціанатів і карбонатів
4.
Температура обробки
540-600°С
5.
Час витримки
5-45 хв - для різального інструменту
1-8 час - для штампового інструменту та деталей машин
6.
Час витримки
5-45 хв - для різального інструменту
1-8 годину - для штампового інструменту і деталей машин
7.
Оброблювані деталі.
Зубчасті колеса, шестірні, вали, коленвали, штока, ходові гвинти, зірочки, черв'яки, шнеки, деталі двигунів, насосів, запірної арматури, гвинтових, поршневих, відцентрових компресорів і безліч інших тертьових і швидкозношуваних деталей. Ріжучий, штамповий, пресовий, волочильний інструмент та ін.
Глибина і твердість шару
Параметри карбонітрированого шару для різних марок сталей і сплавів
Вуглецеві сталі
Марка сталі Товщина карбонітрированого шару Твердість карбонітрированого шару Загальна товщина шару
(карбонітридна та дифузійна зона)
h, ммТовщина шару з'єднань
(карбонітридна зона (Е-фаза)
h, мкмПо Віккерсу,
НV
(при навантаженні
5 кгс (HV5) або
10 кгс (HV10))По Супер-Роквеллу,
HRN
(при навантаженні
15 кгс (HRN15))Ст.3 0,1-0,6
5-25380-430 79-83 08 кп 0,1-0,6 380-430 79-83 10 0,1-0,6 380-430 79-83 15 0,1-0,6 380-430 79-83 20 0,1-0,6 400-450 81-84 30 0,1-0,6 400-450 81-84 35 0,1-0,6 400-450 81-84 45 0,1-0,6 450-550 84-86
Леговані сталі
Марка сталі Товщина карбонітрированого шару Твердість карбонітрированого шару Загальна товщина шару
(карбонітридна та дифузійна зона)
h, ммТовщина шару з'эднань
(карбонітридна зона (Е-фаза)
h, мкмПо Віккерсу,
НV
(при навантаженні
5 кгс (HV5) або
10 кгс (HV10))По Супер-Роквеллу,
HRN
(при навантаженні
15 кгс (HRN15))20Х 0,1-0,6
5 - 25550-650 86-89 30Х 0,1-0,6 550-650 86-89 35Х 0,1-0,6 550-650 86-89 40Х 0,1-0,6 550-650 86-89 38ХМ 0,1-0,6 600-700 88-89 40ХФА 0,1-0,6 600-700 88-89 40ХМФА 0,1-0,6 600-700 88-89 38Х2МЮА 0,1-0,6 800-1200 92-95 25Х1М1Ф 0,1-0,6 650-750 89-91 25Х2М1Ф 0,1-0,6 650-800 89-92 55С2 0,1-0,4 500-600 85-88 ШХ15 0,1-0,4 500-600 85-88 09Г2С 0,1-0,5 450-550 84-86 30ХН2МФА 0,1-0,6 600-700 88-90 18Х2Н4ВА 0,1-0,6 700-850 90-93 12Х2Н4А 0,1-0,6 600-700 88-90 38ХH3МФА 0,1-0,6 600-750 88-91 18ХГТ 0,1-0,6 600-750 88-91 30ХГТ 0,1-0,6 600-750 88-91 30ХГСА 0,1-0,6 600-750 88-91 40Х2Н2МФА 0,1-0,6 650-800 89-92 36Х2Н2МФА 0,1-0,6 650-800 89-92 20Х3МВФ 0,1-0,55 700-900 90-93 30Х3МФ 0,1-0,55 650-750 89-91 38ХГН 0,1-0,55 550-700 86-90
Інструментальні сталі.
Марка сталі Товщина карбонітрироаного шару Твердість карбонітрированого шару Загальна товщина шару
(карбонітридна та дифузійна зона)
h, ммТовщина шару з'єднань
(карбонітридна зона (Е-фаза)
h, мкмПо Віккерсу,
НV
(при навантаженні
5 кгс (HV5) або
10 кгс (HV10))По Супер-Роквеллу,
HRN
(при навантаженні
15 кгс (HRN15))3Х2В8 0,06-0,12
5-251000-1150 94 Х12М 0,06-0,12 1000-1150 94 4Х5МФС 0,06-0,12 1000-1150 94 4Х3В3МФС 0,06-0,12 1000-1150 94 У8 0,1-0,4 550-650 86-89 9ХС 0,1-0,4 550-650 86-89 ХВГ 0,1-0,4 550-700 86-90 5ХНМ 0,1-0,6 650-750 89-91 Р18 0,01-0,03 1000-1150 94 Р6М5 0,01-0,03 1000-1150 94
Корозійностійкі сталі
Марка сталі Товщина карбонітрированого
шаруТвердість карбонітрірованого шару Загальна товщина шару
(карбонітридна та дифузійна зона)
h, ммТовщина шару з'єднань
(карбонітридна зона (Е-фаза)
h, мкмПо Віккерсу,
НV
(при навантаженні
5 кгс (HV5) або
10 кгс (HV10))По Супер-Роквеллу,
HRN
(при навантаженні
15 кгс (HRN15))08Х13 0,05-0,12
-750-1000 91-94 12Х13 0,05-0,12 750-1000 91-94 20Х13 0,05-0,12 750-1100 91-94 30Х13 0,05-0,12 750-1100 91-94 20Х12ВНМФ 0,05-0,12 800-1100 92-94 08Х14МФ 0,05-0,12 800-1100 92-94 09Х17Н 0,05-0,12 800-1100 92-94 14Х17Н2 0,05-0,12 800-1000 92-94 25Х17Н2Б-Ш 0,05-0,12 800-1000 92-94 06Х13Н7Д2 0,05-0,12 800-1000 92-94 07Х16Н4Б 0,05-0,12 800-1000 92-94 09Х16Н4Б-Ш 0,05-0,12 800-1000 92-94 03Х16Н9М2 0,05-0,12 800-1100 92-94 08Х16Н9М2 0,05-0,12 800-1100 92-94 10Х11Н20Т3Р 0,05-0,1 800-1100 92-94 10Х18Н9 0,05-0,1 650-1100 89-94 08Х18Н10 0,05-0,1 650-1100 89-94 12Х18Н12 0,05-0,1 650-1100 89-94 08Х18Н10Т 0,05-0,1 650-1100 89-94 12Х18Н9Т 0,05-0,1 650-1100 89-94 12Х18Н10Т 0,05-0,1 650-1100 89-94 10Х17Н13М2Т 0,05-0,1 800-1100 92-94 10Х17Н13М3Т 0,05-0,1 800-1100 92-94 31Х19Н9МВБТ 0,05-0,1 800-1100 92-94
Сплави
Марка сталі Товщина карбонітрированого шару Твердість карбонітрированого шару Загальна товщина шару
(карбонітридна и дифузійна зона)
h, ммТовщина шару з'єднань
(карбонітридна зона (Е-фаза)
h, мкмПо Віккерсу,
НV
(при навантаженні
5 кгс (HV5) або
10 кгс (HV10))По Супер-Роквеллу,
HRN
(при навантаженні
15 кгс (HRN15))ХН35ВТ 0,05 - 0,1 - 800 - 1100 92-94 36НХТЮ 0,02 - 0,05 800 - 1100 92-94
Чавуни
Марка сплаву Товщина карбонітрированого шару Твердість карбонітрированого шару Загальна товщина шару
(карбонітридна та дифузійна зона)
h, ммТовщина шару з'єднань
(карбонітридна зона (Е-фаза)
h, мкмПо Віккерсу,
НV
(при навантаженні
5 кгс (HV5) або
10 кгс (HV10))По Супер-Роквеллу,
HRN
(при навантаженні
15 кгс (HRN15))Сірий 0,1 - 0,4 5-25 450 - 650 84-89 Ковкий 0,1 - 0,4 450 - 650 84-89 Високоміцний 0,1 - 0,4 450 - 650 84-89 Легований чавун Сr-Ni 0,1 - 0,4 450 - 650 84-89
РЕКОМЕНДАЦІЇ
ПО ВИМІРУ ТВЕРДОСТІ КАРБОНІТРИРОВАНОГО ШАРУ
Рекомендації щодо контролю глибини карбонітрированого шару
Контролювання загальної глибини карбонітрированого шару деталей здійснюється на травленому шліфі (розчин азотної кислоти 4 % в етиловому спирті) за допомогою оптичного мікроскопу. Шліф повинен виготовлятись із
зразка-свідка. За глибину шару приймається величина зони підвищеної протравлюваності від поверхні зразка до основної структури серцевини.
В складних випадках, загальну глибину карбонітрированого шару деталей допускається визначати по розподілу мікротвердості в поперечному перерізі зразка-свідка. Вимірювання мікротвердості здійснюють на відстані не більше ніж 0,05 мм по трьох доріжках за допомогою приладу ПМТ-3 з навантаженням 50 г. За глибину шару в цьому випадку приймають відстань від поверхні до значень твердості, що на (30 – 50) HV перевищує значення твердості серцевини.
Примітка. При розходженні даних, при визначенні глибини карбонітрированого шару вказаними методами, перевагу віддають методу вимірювання мікротвердості.
Контролювання глибини шару з’єднання (e - фази) здійснюється на травленому шліфі за допомогою оптичного мікроскопу. За глибину e - фази приймають величину протяжності непротравленої зони, отриманої на поперечному шліфі.
Карбонітрація - барабана, диска (зуба) борони, корпуса підшипника, кронштейна, ножа подрібнювача, осі редуктора, відвалу плуга, підшипника, півосі заднього моста, пружини, натяжного ролика, сита, фланця, шнека навантажувача.
Аналоги процесу карбонітрації
Завдяки своїй ефективності зазначені методи зміцнення гідно оцінені у всіх промислово розвинених країнах.
Карбонітрація є аналогом широко поширених у всьому світі технологій зміцнення деталей в розплаві солей
TUFFTRIDE
TENIFER process
QPQ
ARCOR
MELONITE process
DYNA-BLUE
BLACKNITRIDE
Sulfinuz
Sursulf
KQ-500
SBN
Nitride
Nutride
Meli 1
Isonite
Palsonite
FNC process
Питання та відповіді
Що таке Карбонітрація?
- Карбонітрація - це вид хіміко-термічної обробки для поверхневого зміцнення сталевих і чавунних деталей, що полягає в одночасному насиченні їх поверхні азотом і вуглецем. Найчастіше технологія карбонітрації використовується замість традиційного азотування. Можна також рекомендувати карбонітрацію як альтернативу процесам цементації, нітроцементації, поверхневого гарту ТВЧ, гальванічного хромування.
Чому процес називається «Карбонітрація»?
- Назва «Карбонітрація» встановлено розробником процесу. Воно означає одночасне насичення поверхні сталевих виробів переважно азотом і в меншій мірі вуглецем. На відміну від нітроцементації, Карбонітрація проводиться при значно нижчих температурах.
Чим відрізняється процес карбонітрації від процесу газового азотування?
- Процес карбонітрації проводиться в розплаві солей і основними дифундуючими елементами є азот і вуглець. При газовому азотуванні таким елементом є азот, що утворюється при дисоціації аміаку. Це істотно впливає на структуру дифузійного шару. При газовому азотуванні утворюються нітридні фази, а при карбонітрації - карбонітридні.
Які характеристики дифузійного шару після карбонітрації і після газового азотування?
- Твердість поверхні і товщина шару для кожного конкретного матеріалу практично не відрізняються, але через особливості структури поверхневої зони, карбонітрірованний шар має в 2 рази вищу зносостійкість. Характеристики втомної міцності і контактної витривалості рівнозначні.
Яка тривалість процесу карбонітрації?
- Тривалість витримки деталей при обробці методом карбонітрації в 5 і більше разів менше, ніж при газовому азотуванні (при однакових вимогах до товщини зміцненого шару). Істотно скорочується час нагрівання деталей, а охолодження може проводитися безпосередньо після вивантаження деталей з ванни на повітрі, у воді або в маслі. Послідовність орієнтовна тривалість операцій:
№ Зміст робіт Тривалість 1 Попередня підготовка деталей – очистка та знежирення 0,5-1,5ч 2 Підігрів деталей 1-3 ч 3 Карбонітрація – «рідинне» азотування в расплаві солей 0,5-6 ч 4 Охолодження деталей на повітрі, в воді або маслі в залежності від марки сталі 0,5-1,5 ч 5 Оксидування деталей – в разі необхідності додаткового збільшення коррозійної стійкості (для перлітних сталей) 0,5-1 ч 6 Промивка, сушка деталей 0,5-1 ч Загальний час 3,5-14 ч
Яке обладнання використовується для процесу карбонітрації?
- Для здійснення процесу карбонітрації використовується шахтна електрична піч-ванна з тиглем з титанового сплаву, що запобігає забруднення розплаву солі і істотно поліпшує якість зміцненого шару. Деталі перед карбонітрацією обов'язково попередньо підігріваються до 300-350 ° С в окремій печі. Для очищення деталей від налипшої солі використовуються промивні ванни з гарячою чи холодною водою.
Які солі використовуються для ванни?
- Для наплавлення ванни використовуються солі, синтезовані з аммоновуглецевих з'єднань (меламін, Мелон, диціандіамід).
В якому стані повинні поставлятися деталі на карбонітрацію?
- Карбонітрація - це фінішний процес, тому деталі повинні приходити в остаточно механічно обробленому стані. Для найбільш відповідальних деталей (з точними посадочними розмірами і високим класом шорсткості) рекомендується залишити припуск 0,01-0,03мм (визначається індивідуально в кожному конкретному випадку), під полірування (хонінговку) для отримання заданої шорсткості і точності розмірів. Інші деталі можуть бути використані без додаткової мехобробки. Знімати карбонітрірованний шар методом шліфування не рекомендується.
- Для забезпечення достатньої міцності і в'язкості серцевини, деталі в стані заготовки повинні бути піддані загартуванню з високим відпусткою (термополіпшенню) - для легованих сталей, нормалізації - для вуглецевих сталей.
- Щоб уникнути короблення (деформації) у процесі карбонітрації, деталі складної форми, такі як вали з великою кількістю ступенів, кільця великих діаметрів з глибокими проточками, тонкостінні втулки і ін., Після чорнової мехобробки рекомендується піддати відпуску для стабілізації розмірів. Після стабвідпуска деталі проходять чистову мехобробку (шліфування) і направляються на карбонітрацію.
Карбонітрація, нікотрування та рідинне карбонітрування
є важливими методами термохімічної обробки сталі, які застосовуються для підвищення її механічних властивостей та стійкості до зносу. Розглянемо кожен метод докладніше.
Карбонітрація є процесом, при якому поверхневий шар сталі збагачується вуглецем та азотом. В результаті обробки відбувається збільшення твердості, стійкості до зносу та покращення показників вигину та втоми матеріалу. Карбонітрація застосовується для обробки механічних деталей, таких як вали, шестерні, зубчасті колеса, які працюють в умовах підвищеного навантаження.
Нікотрування є процесом насичення поверхневого шару сталі азотом. Цей метод забезпечує підвищення твердості матеріалу, а також підвищення його стійкості до зношування та корозії. Нікотрування застосовується для обробки різних механічних деталей, які працюють в умовах підвищених навантажень та тертя, таких як кривошипи, поршні, циліндри тощо.
Рідкісне карбонітрування - це один з найефективніших методів поверхневого загартування металу, при якому поверхневий шар насичується вуглецем в рідкому середовищі. Цей процес дозволяє отримати матеріал із високою твердістю, стійкістю до зносу та стійкістю до корозії. Рідкісне карбонітрування застосовується для обробки деталей машин і обладнання, які піддаються високим навантаженням і тертю, таких як колінчасті вали, зубчасті колеса, шестерні і т.д.
Карбаз надає послуги з карбонітрації, нікотруванню та рідинному карбонітруванню сталі. Ми використовуємо найсучасніше обладнання та матеріали високої якості, щоб забезпечити нашим клієнтам оптимальні результати. Звертаючись до нас, ви можете бути впевнені