Карбонітрація
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.
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
Будь-які марки сталей і чавуну
- Зміцнення деталей з будь-яких марок сталі і чавуну
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
Без додаткової обробки
- Відсутня крихкість карбонітрированого 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 – 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
Діффузійне насичення поверхні сталевих і чавунних виробів азотом і вуглецем
Захист деталей машин і інструменту від зносу, ерозії, корозії, втомного і контактного руйнування
Розплав ціанатів і карбонатів
540-600°С
5-45 хв - для різального інструменту
1-8 годин - для штампового інструменту і деталей машин
Сплави на основі заліза (всі марки сталі та чавуну)
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.
ТЕХНОЛОГІЯ КАРБОНІТРАЦІЇ
СТРУКТУРА І ВЛАСТИВОСТІ КАРБОНІТРИРОВАНОГО ШАРУ
ГЛИБИНА І ТВЕРДІСТЬ ШАРУ
Параметри карбонітрированого шару для різних марок сталей і сплавів
| Марка сталі | Товщина карбонітрированого шару | Твердість карбонітрированого шару | ||
| Загальна товщина шару (карбонітридна та дифузійна зона) h, мм | Товщина шару з’єднань (карбонітридна зона (Е-фаза) h, мкм | По 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 | 5-25 | 380-430 | 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 | |
| Марка сталі | Товщина карбонітрированого шару | Твердість карбонітрированого шару | ||
| Загальна товщина шару (карбонітридна та дифузійна зона) h, мм | Товщина шару з’эднань (карбонітридна зона (Е-фаза) h, мкм | По 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 – 25 | 550-650 | 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 | |
| Марка сталі | Товщина карбонітрироаного шару | Твердість карбонітрированого шару | ||
| Загальна товщина шару (карбонітридна та дифузійна зона) h, мм | Товщина шару з’єднань (карбонітридна зона (Е-фаза) h, мкм | По 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 | 5-25 | 1000-1150 | 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 | |
| Марка сталі | Товщина карбонітрированого шару | Твердість карбонітрірованого шару | ||
| Загальна товщина шару (карбонітридна та дифузійна зона) h, мм | Товщина шару з’єднань (карбонітридна зона (Е-фаза) h, мкм | По 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 | |
| Марка сталі | Товщина карбонітрированого шару | Твердість карбонітрированого шару | ||
| Загальна товщина шару (карбонітридна и дифузійна зона) h, мм | Товщина шару з’єднань (карбонітридна зона (Е-фаза) h, мкм | По 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 | |
| Марка сплаву | Товщина карбонітрированого шару | Твердість карбонітрированого шару | ||
| Загальна товщина шару (карбонітридна та дифузійна зона) h, мм | Товщина шару з’єднань (карбонітридна зона (Е-фаза) h, мкм | По 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
Аналоги процесу карбонітрації
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?
Які характеристики дифузійного шару після карбонітрації і після газового азотування?
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:
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