Карбонитрация

Компания Термохим предлагает услуги по карбонитрации деталей в Москве — в нашем Инновационном центре упрочнения.

Карбонитрация сталей и чугуна

Сущность метода карбонитрации заключается в том, что детали машин и инструменты, изготовленные из любых марок стали и чугуна, подвергают нагреву в расплаве солей, синтезированных из аммоноуглеродных соединений (меламин, мелон, дициандиамид), при температуре 540-600^oС с выдержками 5-40 мин для режущего инструмента и 1-4 часа для деталей машин и штампового инструмента в зависимости от требуемой толщины упрочненного слоя. Технология используется для повышения износостойкости, усталостной прочности и – в сочетании с оксидированием – для увеличения коррозионной стойкости. Во многих случаях карбонитрация является альтернативой таких процессов, как поверхностная закалка, гальваническое хромирование, цементация и нитроцементация и др.

После карбонитрации на поверхности сталей формируется упрочненный слой, состоящий из нескольких зон. Верхний слой ε– карбонитрид типа Fe₃(N,C). Под карбонитридным слоем располагается зона γ’ – фазы типа Fe₄(N,C) , под которой находится диффузионная зона (гетерофазный слой). Она состоит из твердого раствора углерода и азота в железе с включениями карбонитридных фаз, твердость которой значительно выше твердости сердцевины. Концентрация азота и углерода при этом существенно снижается.

Технологическая схема процесса оксикарбонитрации

Структура стали 40Х после карбонитрации

Применение карбонитрации для обработки деталей повышает усталостную прочность на 50-80%, резко увеличивает износостойкость по сравнению с цементацией, нитроцементацией, газовым азотированием, обеспечивает минимальные величины деформаций в пределах допуска чертежа. Технология применима для упрочнения деталей из любых марок сталей и чугуна обеспечивает микронную точность (см. Таблицу характеристик упрочненного слоя и твердости сердцевины после карбонитрации). Среди технологий низкотемпературного упрочнения карбонитрация в расплавах солей является наиболее экономичным процессом, т.к. сокращает длительность насыщения до 0,5-6 ч, вместо 10-60 ч при газовом азотировании. При этом практически отсутствует хрупкость карбонитрированного слоя. Процесс карбонитрации, как правило, является окончательной операцией.

Свойства карбонитрированного слоя:

• толщина 0,01-0,6 мм;
• поверхностная твердость – 400-1200 HV;
• повышение износостойкости в 2-11 раз;
• снижение коэффициента трения в 1,5-5 раз;
• хрупкость слоя – отсутствует;
• повышение задиростойкости, включая нержавеющие стали;
• повышение усталостной прочности в 1,5-2 раза;
• повышение коррозионной стойкости перлитных сталей в 1,5-2 раза;
• коробление и поводки длинномерных деталей – практически отсутствуют.

 

Изменение коэффициента трения стали 12Х18Н10Т в зависимости от удельного давления при контактном трении	Коррозионные испытания штоков автомобильных амортизаторов из стали 40Х с различными видами покрытий
Зависимость износа стали 18ХГТ от пути трения со смазкой	Изменение износостойкости по толщине карбонитрированного слоя чугуна ВЧ50
Распределении твердости по толщине карбонитрированного слоя сталей и чугуна (580oС 3 ч	Изменение коэффициента трения по толщине карбонитрированного слоя чугуна ВЧ50
Структура и фазовый состав стали 25Х2М1Ф после оксикарбонитрации	Коэффициент трения различных видов покрытий на стали типа 40Х
Сравнительные характеристики износостойкости цементированной и карбонитрированной стали 18ХГТ	Усталостные испытания чугуна ВЧ5

Технология НОК-PQ

Для придания коррозионных свойств деталям рекомендуется проводить процесс оксидирования в нитритно — щелочном расплаве при температуре 350-400^oС или водном растворе при 130-150^oС.В результате карбонитрации шероховатость поверхности в среднем ухудшается на 1-1,5 класса, поэтому после оксидирования для восстановления шероховатости поверхности можно использовать различные методы полирования:

• Притирка доводочной шкуркой зернистостью 360 или мельче;
• Полирование или тонкое шлифование специальными полировочными кругами в непрерывном процессе подобно бесцентровому шлифованию или шлифованию на токарных автоматах;
• Скользящее шлифование в вибрационной емкости;
• Струйная обработка стеклянными шариками диаметром 40-70 мкм.

При проведении процессов шлифования или полирования возможна потеря коррозионных свойств деталей, поэтому рекомендуется повторное оксидирование.Применение операции оксидирования после карбонитрации приводит практически к полному уничтожению цианидов, находящихся на поверхности.

Технология карбонитрации в сочетании с оксидированием, полированием и повторным оксидированием, получившая название НОК-PQ (в Германии Tenifer – QPQ) придает деталям машин и инструменту несравнимо более высокие эксплуатационные характеристики.

 

Свойства оксикарбонитридного слоя

Поверхностная шероховатость образцов из стали 45 после карбонитрации (580°С 2 ч) с последующей обработкой по различным вариантам

Она может быть использована взамен гальванического хромирования, например, на деталях гидросистем, запорно- регулирующей арматуры, штампового инструмента и др.

См. Результат теста на коррозионную устойчивость стали С45 (испытательная среда: 3% NaCL;0,1 % H₂O₂)

См. Примеры применения оксикарбонитрации в арматуростроении, при изготовлении штамповой оснастки и прессформ, в автомобилестроении>>

Стоимость обработки договорная и определяется исходя из сложности, размеров,веса и количества деталей. Для того, чтобы узнать цену  карбонитрации, необходимо отправить запрос (с четрежом детали) по одному из адресов, указанном на странице КОНТАКТЫ.