Nauhličování oceli

Nauhličování oceli  je povrchové difúzní nasycení oceli uhlíkem za účelem zvýšení tvrdosti a odolnosti proti opotřebení.

Nauhličování probíhá u nízkouhlíkových (obvykle do 0,25 % C) a legovaných ocelí , proces v případě použití pevného karburátoru probíhá při teplotách 900-950 °C, s plynovým nauhličováním (plynný karburátor) - při 850-900 °C.

Po nauhličení jsou výrobky podrobeny tepelnému zpracování, které vede k vytvoření martenzitické fáze v povrchové vrstvě výrobku (kalení na martenzit), po kterém následuje temperování, aby se uvolnilo vnitřní pnutí.

metody cementace:

• v pevném karburátoru
• v plynovém karburátoru
• ve fluidním loži
• v roztocích elektrolytů
• v pastách

Nauhličování v pevném nauhličovači

Sytícím médiem je při tomto procesu dřevěné uhlí v zrnech o průměru 3,5–10 mm nebo uhelný polokoks a rašelinový koks, do kterých se přidávají aktivátory. Tento proces je znám minimálně od 12. století [1] .

Technologie procesu je následující: Vkládání dílů do ocelové krabice s utěsněným pískovým těsněním. Díly jsou položeny tak, že jsou ze všech stran pokryty karburátorem , nedotýkají se navzájem a stěn krabice. Dále je krabice hermeticky uzavřena pískovým těsněním nebo pokryta žáruvzdornou hlínou a vložena do pece.

Standardní režim: 900-950 °C, 1 hodina expozice (po zahřátí krabice) na 0,1 mm tloušťky cementované vrstvy. Pro získání 1 mm vrstvy - expozice 10 hodin.

V "zrychleném" režimu se cementace provádí při 980 stupních. Expozice je poloviční a k získání vrstvy 1 mm je zapotřebí 5 hodin. Zároveň se ale vytvoří cementitová síť, kterou bude nutné odstranit opakovanou normalizací kovu.

Nauhličování v plynovém karburátoru

Tento proces se provádí v prostředí plynů obsahujících uhlík. Plynové nauhličování má řadu výhod ve srovnání s nauhličováním v pevném nauhličovači, takže je široce používáno v podnicích, které vyrábějí díly ve velkých sériích.

V případě nauhličování plynem lze získat danou koncentraci uhlíku ve vrstvě; doba trvání procesu je zkrácena, protože není třeba zahřívat boxy naplněné karburátorem s nízkou tepelnou vodivostí; je zajištěna možnost úplné mechanizace a automatizace procesů a následné tepelné zpracování dílů je značně zjednodušeno, protože kalení lze provádět přímo z nauhličovací pece.

Nauhličování ve fluidním loži

Proces cementace ve fluidním loži probíhá v endoplynové atmosféře s přídavkem metanu. Fluidní lože je heterogenní systém, ve kterém dochází vlivem proudu plynu procházejícího vrstvami malých (0,05-0,20 mm) částic (obvykle korund) k jejich intenzivnímu promíchávání, které navenek připomíná vroucí kapalinu. Částice korundu se nacházejí na plynovém distribučním roštu pece. Při určité rychlosti průchodu stoupavého proudu plynu (nad kritickou rychlostí) se částice stávají pohyblivými a vrstva získává některé vlastnosti kapaliny (fluidní lože). V tomto stavu je soudržnost mezi částicemi narušena, stávají se pohyblivými a nespoléhají se na mřížku, ale na proudění plynu. Výhody procesu nauhličování ve fluidním loži jsou: zkrácení doby trvání procesu díky vysoké rychlosti ohřevu a vysokému koeficientu přenosu hmoty uhlíku; schopnost řídit uhlíkový potenciál atmosféry v pracovní oblasti pece; snížení deformace a deformace obrobků díky rovnoměrnému rozložení teploty v celém objemu pece. Proces nauhličování ve fluidním loži lze použít v malých sériích a jednotlivých výrobních závodech.

Nauhličování v roztocích elektrolytů

Využití anodového efektu pro difúzní nasycení upraveného povrchu uhlíkem ve vícesložkových roztocích elektrolytů  je jedním z typů vysokorychlostního elektrochemicko-tepelného zpracování ( anodický ohřev elektrolytu ) malých výrobků. Anodová část se při konstantním napětí v rozsahu od 150 do 300 V zahřeje na teploty 450-1050 °C. Dosažení takových teplot zajišťuje souvislý a stabilní paroplynový plášť oddělující anodu od elektrolytu. Pro zajištění cementace se do elektrolytu kromě elektricky vodivé složky zavádějí donorové látky obsahující uhlík ( glycerol , aceton , ethylenglykol , sacharóza a další).

Cementování v pastách

Nauhličování s nanášením materiálů obsahujících uhlík na nauhličený kovový povrch ve formě suspenze, povlaku nebo kaše, sušení a následné zahřátí výrobku vysokofrekvenčním proudem nebo průmyslovým frekvenčním proudem. Tloušťka vrstvy pasty by měla být 6-8x větší než požadovaná tloušťka tmelené vrstvy. Teplota nauhličování je nastavena na 910–1050 °C.

Poznámky

1. ↑ Williams, 1980 , str. 106.

Literatura

• Knabbe V.S. , Mendeleev D.I. Cementation // Encyklopedický slovník Brockhause a Efrona  : v 86 svazcích (82 svazcích a 4 dodatečné). - Petrohrad. , 1890-1907.
• Alan R. Williams. Výroba pošty ve středověké Evropě: Technická poznámka   // Gladius . - 1980. - Sv. XV . - str. 105-134 . — ISSN 0435-029X .

Odkazy

• Encyklopedie "Výroba dýmek" - Glosář . (Ruština)