Nitrokarburizace ocelí je proces současného nasycení povrchu oceli uhlíkem a dusíkem při 700–950 ° C v plynném prostředí sestávajícím z nauhličovacího plynu a čpavku . Nitrokarburizace se nejčastěji provádí při 850–870 °C. Po karbonitridaci následuje kalení oleje z opětovného ohřevu nebo přímo z karbonitridační pece při saturační teplotě nebo mírném ochlazení . Pro snížení deformace se doporučuje použít postupné kalení s udržováním v horkém oleji 180–200 °C.
Ve srovnání s nauhličováním má nitrokarburizace řadu významných výhod. Při legování austenitu dusíkem klesá teplota přeměny α ↔ γ, což umožňuje provádět proces nasycení při nižších teplotách. Současně se v přítomnosti dusíku prudce zvyšuje difúzní pohyblivost uhlíku v austenitu (tab. 1). Se stoupající teplotou se účinek zrychlení snižuje (tabulka 1).
| Teplota, °С | Nitrokarburizace | Cementace | ||
|---|---|---|---|---|
| D N 10 -11 , m 2 / s | D C 10 -11 , m 2 / s | D C 10 -11 , m 2 / s | DC C nitrokarburizace/ DC C nauhličování | |
| 850 | 0,3 | 0,38 | 0,17 | 2.24 |
| 900 | 0,6 | 0,75 | 0,38 | 1,97 |
| 950 | 1.08 | 1.17 | 0,87 | 1,38 |
I přes výrazně nižší saturační teplotu je rychlost růstu difúzní vrstvy při nauhličování (930–950°C) a nitrokarburizaci (840–860°C) na tloušťku 0,5–0,8 mm prakticky stejná. Výrobní cyklus s nitrokarbonizací se oproti nauhličování zkracuje o 50-60%.
Snížení teploty nasycení, aniž by se prodloužilo trvání procesu, snižuje deformaci obrobků, zvyšuje životnost zařízení pece a zkracuje dobu chlazení před kalením .
Proces karbonitridace se rozšířil ve strojírenství u dílů , při jejichž provozních podmínkách stačí tloušťka vytvrzené vrstvy 0,2–1,0 mm . U VAZ je 94,5 % dílů zpevněných chemicko-tepelným zpracováním podrobeno nitrokarbonizaci. Například karbonitridace je široce používána pro kalení ozubených kol . V tomto případě se předpokládá efektivní tloušťka vrstvy (až HV 600) pro ozubená kola s modulem 1,5–3,5 mm 0,3 ± 0,1 a pro modul 4,0–5,5 mm - 0,4 ± 0 jedna.
Téměř stejné zařízení se používá pro plynové nauhličování a nitrokarbonizaci - šachtové , komorové nebo průběžné pece .
Za optimálních podmínek nasycení by struktura nitrokarburizované vrstvy měla sestávat z martenzitu , malého množství karbonitridů a určitého zadrženého austenitu , jádrovou strukturou je troostosorbit , bainit nebo nízkouhlíkový martenzit. V nitrokarbonizované vrstvě je často povoleno zvýšené množství zbytkového austenitu, který zajišťuje dobrý záběh nebroušených automobilových převodů, což zajišťuje jejich tichý chod.
V oceli 25KhGT je množství zbytkového austenitu 25–30 %, zatímco u ocelí 25KhGM a 25KhGMT dosahuje 45–50 %. V případech, kdy se výrobek po karbonitridaci brousí, je nežádoucí velké množství zbytkového austenitu, protože nejen snižuje mechanické vlastnosti , ale také přispívá ke vzniku trhlin při broušení. V americké praxi se považuje za přijatelné obsahovat zbytkový austenit v nitrokarbonizované vrstvě v množství, při kterém tvrdost po kalení není nižší než 60 HRC . Častěji je tvrdost vrstvy 58-64 HRC.