icon

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 940 мм.

Висотою до 500 мм

(До 950мм 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.

icon

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.

icon

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.

icon

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.

icon

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.

 

Технологія карбонітрації

Структура і властивості карбонітрированого шару

icon

Глибина і твердість шару

Параметри карбонітрированого шару для різних марок сталей і сплавів

Вуглецеві сталі

  • Марка сталіТовщина карбонітрированого шаруТвердість 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.30,1-0,6





    5-25
    380-430 79-83
    08 кп0,1-0,6380-43079-83
    100,1-0,6380-430 79-83
    150,1-0,6380-430 79-83
    200,1-0,6400-450 81-84
    300,1-0,6400-450 81-84
    350,1-0,6400-450 81-84
    450,1-0,6450-550 84-86

Леговані сталі

  • Марка сталіТовщина карбонітрированого шаруТвердість 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))
    20Х0,1-0,6


















    5 - 25
    550-650 86-89
    30Х0,1-0,6550-650 86-89
    35Х0,1-0,6550-650 86-89
    40Х0,1-0,6550-650 86-89
    38ХМ0,1-0,6600-700 88-89
    40ХФА0,1-0,6600-700 88-89
    40ХМФА0,1-0,6600-700 88-89
    38Х2МЮА
    0,1-0,6800-1200 92-95
    25Х1М1Ф
    0,1-0,6650-750 89-91
    25Х2М1Ф0,1-0,6650-80089-92
    55С2
    0,1-0,4500-600 85-88
    ШХ150,1-0,4500-600 85-88
    09Г2С
    0,1-0,5450-550 84-86
    30ХН2МФА0,1-0,6600-700 88-90
    18Х2Н4ВА0,1-0,6700-850 90-93
    12Х2Н4А0,1-0,6600-700 88-90
    38ХH3МФА0,1-0,6600-750 88-91
    18ХГТ0,1-0,6600-750 88-91
    30ХГТ0,1-0,6600-750 88-91
    30ХГСА0,1-0,6600-750 88-91
    40Х2Н2МФА0,1-0,6650-800 89-92
    36Х2Н2МФА0,1-0,6650-800 89-92
    20Х3МВФ0,1-0,55700-900 90-93
    30Х3МФ0,1-0,55650-750 89-91
    38ХГН0,1-0,55550-700 86-90

Інструментальні сталі.

  • Марка сталіТовщина карбонітрироаного шаруТвердість 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))
    3Х2В80,06-0,12


    5-25
    1000-1150 94
    Х12М0,06-0,121000-1150 94
    4Х5МФС0,06-0,121000-1150 94
    4Х3В3МФС0,06-0,121000-1150 94
    У80,1-0,4550-65086-89
    9ХС0,1-0,4550-650 86-89
    ХВГ0,1-0,4550-70086-90
    5ХНМ0,1-0,6650-75089-91
    Р180,01-0,031000-115094
    Р6М50,01-0,031000-115094

Корозійностійкі сталі

  • Марка сталіТовщина 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))
    08Х130,05-0,12


















    -
    750-1000 91-94
    12Х130,05-0,12750-100091-94
    20Х130,05-0,12750-1100 91-94
    30Х130,05-0,12750-1100 91-94
    20Х12ВНМФ0,05-0,12800-110092-94
    08Х14МФ0,05-0,12800-1100 92-94
    09Х17Н0,05-0,12800-1100 92-94
    14Х17Н2
    0,05-0,12800-100092-94
    25Х17Н2Б-Ш
    0,05-0,12800-1000 92-94
    06Х13Н7Д20,05-0,12800-100092-94
    07Х16Н4Б
    0,05-0,12800-1000 92-94
    09Х16Н4Б-Ш0,05-0,12800-100092-94
    03Х16Н9М2
    0,05-0,12800-1100 92-94
    08Х16Н9М20,05-0,12800-110092-94
    10Х11Н20Т3Р0,05-0,1800-1100 92-94
    10Х18Н90,05-0,1650-1100 89-94
    08Х18Н100,05-0,1650-1100 89-94
    12Х18Н120,05-0,1650-1100 89-94
    08Х18Н10Т0,05-0,1650-110089-94
    12Х18Н9Т0,05-0,1650-110089-94
    12Х18Н10Т0,05-0,1650-110089-94
    10Х17Н13М2Т0,05-0,1800-1100 92-94
    10Х17Н13М3Т0,05-0,1800-1100 92-94
    31Х19Н9МВБТ0,05-0,1800-110092-94

Сплави

  • Марка сталіТовщина карбонітрированого шаруТвердість 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))
    ХН35ВТ0,05 - 0,1-800 - 110092-94
    36НХТЮ0,02 - 0,05800 - 110092-94

Чавуни

  • Марка сплавуТовщина карбонітрированого шаруТвердість 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))
    Сірий0,1 - 0,45-25450 - 65084-89
    Ковкий 0,1 - 0,4450 - 650 84-89
    Високоміцний0,1 - 0,4450 - 650 84-89
    Легований чавун Сr-Ni0,1 - 0,4450 - 65084-89

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.

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

icon

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 робітТривалість
    1Попередня підготовка деталей – очистка та знежирення0,5-1,5ч
    2Підігрів деталей1-3 ч
    3Карбонітрація – «рідинне» азотування в расплаві солей 0,5-6 ч
    4Охолодження деталей на повітрі, в воді або маслі в залежності від марки сталі0,5-1,5 ч
    5Оксидування деталей – в разі необхідності додаткового збільшення коррозійної стійкості (для перлітних сталей)0,5-1 ч
    6Промивка, сушка деталей0,5-1 ч
    Загальний час3,5-14 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.