Науглероживание - это процесс термической обработки, который увеличивает содержание углерода в поверхностном слое деталей из низкоуглеродистой стали, повышая их твердость, износостойкость и усталостную прочность. Этот процесс включает в себя нагрев металла в богатой углеродом среде, обычно в печи, а затем закалку для затвердевания новой структуры.
Краткое описание процесса:
- Нагрев в печи: Металлические детали помещаются в печь и нагреваются до определенной температуры, обычно от 1200F до 1600F. В случае вакуумного науглероживания печь сначала откачивают, чтобы удалить воздух, создавая вакуумную среду.
- Введение углерода: При традиционном науглероживании в печь вводятся богатые углеродом газы, например пропан. При вакуумном науглероживании газ пропан выпускается в вакуумную печь. Под воздействием тепла пропан распадается на углерод, углеводород и водород. Затем углерод диффундирует в поверхность металла.
- Диффузия углерода: Углерод из газовой среды диффундирует в поверхность металла, увеличивая содержание углерода. Этот процесс обусловлен градиентом концентрации между высоким содержанием углерода на поверхности и более низким содержанием углерода в сердцевине металла.
- Закалка: После достаточной диффузии детали закаливают, обычно в масле, чтобы быстро охладить металл и зафиксировать закаленную структуру. Этот этап имеет решающее значение для достижения желаемой твердости и износостойкости.
- Последующая обработка: Детали могут подвергаться дополнительной обработке, например отпуску на воздухе, для снятия напряжений и повышения вязкости.
Преимущества и области применения:
- Глубина науглероживания: Вакуумное науглероживание позволяет достичь более глубокого науглероженного слоя, до 7 мм, по сравнению с традиционными методами, которые обычно достигают около 3,5 мм. Такой более глубокий слой обеспечивает повышенную прочность и устойчивость к износу и усталости.
- Повторное науглероживание: Этот процесс позволяет эффективно восстанавливать науглероживание деталей, которые подверглись обезуглероживанию при предыдущей обработке, например при термообработке, ковке или спекании. Это особенно полезно для таких материалов, как штамповая и быстрорежущая сталь.
- Обработка нержавеющей стали: Науглероживание также может применяться к нержавеющей стали, улучшая ее поверхностную твердость и общие механические свойства без влияния на коррозионную стойкость.
Материалы и оборудование:
- Обычными материалами для науглероживания являются низкоуглеродистые стали, такие как сталь 12L14, сталь 1018 и сталь 8620.
- Оборудование обычно включает эндотермические печи, системы закалки в масле и воздушные установки для отпуска.
Выводы:
Науглероживание является универсальным и эффективным методом улучшения свойств поверхности деталей из низкоуглеродистой стали, что делает их пригодными для применения в условиях, требующих высокой износостойкости и долговечности. Развитие вакуумного науглероживания позволило еще больше повысить эффективность и глубину процесса науглероживания, обеспечив значительные преимущества по сравнению с традиционными методами.
