Науглероживание - это процесс термической обработки, который включает в себя введение углерода в поверхность металла, обычно стали, путем нагрева в присутствии богатой углеродом среды. Этот процесс проводится ниже температуры плавления металла, что позволяет углероду диффундировать в поверхность и создать более твердый, устойчивый к истиранию слой. Основной целью науглероживания является улучшение механических свойств металла, в частности его износостойкости и усталостной прочности.
Детали процесса:
-
Нагрев и воздействие углерода: Металл нагревается до температуры, как правило, от 1200 до 1600 градусов Цельсия, которая ниже температуры плавления, но достаточно высока, чтобы способствовать диффузии углерода в поверхность. Этот нагрев часто производится в контролируемой атмосфере, например, в эндотермической печи, чтобы предотвратить окисление и обеспечить точный контроль углеродного потенциала.
-
Контролируемая атмосфера: В процессе термообработки поддержание правильного углеродного потенциала имеет решающее значение. Когда металл достигает фазы аустенита, заданное значение углеродного потенциала должно соответствовать углеродному составу стали. Если заданное значение слишком низкое, поверхность может подвергнуться обезуглероживанию, что приведет к потере углерода и возможному образованию видимой окалины.
-
Преимущества науглероживания в контролируемой атмосфере: Этот метод позволяет точно контролировать содержание углерода на поверхности деталей, что необходимо для получения высококачественных науглероженных слоев. Он также помогает предотвратить обезуглероживание, повышает износостойкость и усталостную прочность, а также является более экологичным, чем традиционные методы, такие как жидкое науглероживание.
-
Глубокое науглероживание: Традиционное науглероживание позволяет достичь глубины около 3,5 мм. Однако благодаря таким достижениям, как вакуумное науглероживание, можно достичь глубины до 7 мм. Это связано с более высоким поверхностным потенциалом углерода и большими градиентами концентрации, которые ускоряют диффузию углерода.
-
Повторное науглероживание: Детали, подвергшиеся обезуглероживанию, можно повторно науглероживать, контролируя поверхностный потенциал углерода. Это эффективно не только для углеродистой стали, но и для штамповой и быстрорежущей стали.
-
Области применения и материалы: Науглероживание особенно эффективно для низкоуглеродистых сталей (с содержанием углерода от 0,05% до 0,3%) и используется для деталей, требующих повышенной прочности, износостойкости и усталостной прочности. К распространенным обрабатываемым материалам относятся сталь 12L14, сталь 1018 и сталь 8620.
Выводы:
Науглероживание - важнейший процесс термической обработки металлов, особенно сталей, значительно улучшающий свойства их поверхности. Тщательно контролируя условия нагрева и диффузию углерода, науглероживание позволяет превратить низкоуглеродистые стали в материалы с высокой поверхностной твердостью и отличными механическими свойствами, пригодные для широкого спектра ответственных применений.
