表面硬化解释它是如何工作的,福利和类型

渗碳是一种冶金过程,允许我们创建具有独特的特殊部分属性。在本文中,我们探索它是什么,它的过程及其应用。

渗碳是什么?

表面硬化是一个热处理工艺金属衬底的表面变硬,而维持一个温和的核心。这允许将最好的软、硬金属的属性到一个部分。

软材料可以处理影响力量比硬质材料。也更严格、更韧性更强但它没有足够的耐磨性。良好的耐磨性,确保材料不会是至关重要的由于磨损或摩擦磨损。通过硬化外表面,我们可以显著降低材料的穿不影响其他属性。

我们可以通过不同的手段达到瘦硬表面,如改变晶体结构和/或添加新元素。但不管过程,表面硬化几乎总是需要温度升高。

渗碳是什么时候使用?

我们需要改进时用例硬化的表面硬度软材料,如铁或低碳钢部分。标准的做法是做毕竟加工和成形操作,因为它减少了一部分的可加工性。但是我们也可以在早期阶段的制造过程。使用的一些实例,渗碳过程如下:

低预算

有一个重要的低碳钢和价格差异工具钢如高速钢。的差异在某些情况下可以超过20 x。因此,当预算是一个问题,我们可以使用定型的低碳钢代替工具钢。

同时,表面硬化通过硬化相比需要更少的能量和时间你不硬化整个横截面。因此,随着原材料成本,我们也可以节省资源在制造业。

独特的属性

柔软的内部核心的组合与坚硬的外层提供独特的属性如前面讨论的部分。表面硬化使我们能够利用这些属性。定型的耦合部分的例子,提供耐用性和强度。他们能处理小失调比通过硬的部分。

减少材料的可用性

当材料可用性是一个问题,我们可以选择定型的低碳钢;特别是在非关键应用程序。很多地方没有所需的工具钢成绩大小不同。获得它的唯一途径,在这种情况下,是买一个更大的尺寸比要求。而不是购买,我们可以买到低碳钢和表面硬化为我们的应用程序。

基于应用程序的使用

应用程序有时只需要一个坚硬的表面。在这种情况下,而不是通过硬化,我们可以去表面硬化。合适的例子是文件,螺栓和齿轮。

在一个文件中,例如,牙齿做所有的工作。因此使用低碳钢和硬表面。这样做会比使用更便宜的工具钢甚至全硬化。

让我们扩展的例子齿轮。齿的齿轮需要硬度高耐磨性。但它不需要全硬化。事实上,我们建议保持核心软避免负载突然失败。表面渗碳硬化齿轮允许我们集成灵活性和高表面硬度到相同的部分。

表面硬化过程和方法

表面硬化原理很简单。我们希望表面形成坚硬的结构称为马氏体。但是这种结构形式只有当淬火钢组件提供的碳含量在高温和合金钢是足够高的。

如果碳含量是充分的,我们只需要加热和淬火部分。但是,如果碳含量较低或如果我们需要极端硬度碳和氮等元素需要添加到材料表面。现在让我们看一下不同的过程用于实现基于上述原则的表面硬化。

加热和淬火

传统上,加热和淬火被用来进行硬化的金属。当我们想case-harden金属时,我们可以使用一个直接oxy-gas火焰钢的部分。在某些情况下,感应加热使用。在这两种情况下,钢铁部分的表面温度迅速上升。这导致改变从珠光体向奥氏体的晶体结构。

一旦达到设定温度,是迅速冷却,常常把它浸泡在水里。这改变了晶体结构再一次,这一次从奥氏体向马氏体结构尤其严重。

因为只有表面进行晶体结构的变化,只在表面的部分变硬。但为了让部分受益于这种方法,必须有足够的碳在原始材料。对于低碳含量(< 0.3%),金属部分,这种方法不会产生有利的结果。

碳化

如果碳含量低于0.3%,我们必须增加更多的碳,让它来加热+淬火前一部分。把一部分通过碳化过程是一个办法。

在碳化,钢加热部分的外部碳源为一组的时间。在高温下,碳的碳质物质扩散到金属。更高的温度和更长的加热时间导致更深的吸收的碳金属表面。

有三种主要方法:包碳化,液体碳化,气体碳化。包碳化相比,液体和气体碳化更擅长扩散碳材料。碳化通常在930°C (1700°F)。

一次碳化钢表层的碳含量增加,我们把它通过火焰淬火或感应淬火,以增加硬度。

氮化

一个包含元素,如合金钢铝、铬和钼,我们可以使用氮化表面硬化。

加热部分的氮气和游离氨形成氮化物。氮化物也增加材料的硬度。

有三个主要类型的氮化过程。这些都是盐浴氮化,气体氮化和等离子渗氮。

氮化一般工作温度较低的部分加热到620°C (1150°F)。举行这个温度的时间越长,越深扩散和随后的淬火。

氰化

氰化是一种表面硬化过程,扩散碳和氮在存在cyanide-based盐。部分是第一次加热到950°C (1750°F)预定的时间。

充足的碳和氮吸收后,一部分是淬火之后,冲洗去除氰化物的残留物。最后一步是尤其重要,因为氰化物是一种有毒的化合物,需要小心对待。

碳氮共渗

碳氮共渗是指的碳和氮钢表面的薄层。它类似于气体碳化但氨环境。

氨的存在提供了氮的过程。碳氮共渗温度约为840°C (1550°F)在氮化和碳化的温度。然后材料淬火油或气体。

在淬火温度越低导致减少失真。复合材料可以有硬度高达60 HRC。这个硬度大于所能取得的碳化过程。

碳氮化物部分还提供了优越的性能在升高的温度下。而carburised钢部分开始失去硬度高于200°C,碳氮化物部分保留其硬度更长的时间,因为稳定的氮化硅复合扩散的矩阵。

多数制造商case-harden发动机曲轴通过碳氮共渗过程。

铁素体Nitrocarburising

铁素体nitrocarburising增加碳和氮钢虽然仍在铁素体相。在上面的过程中,通过加热材料的临界温度以上,组织从铁素体奥氏体。

在铁素体nitrocarburising,我们不要这个温度的方法。我们的材料暴露在碳和富氮气氛虽然仍在铁素体相。

有三个主要类型的过程:盐浴铁素体nitrocarburising,气态nitrocarburising,离子nitrocarburising。

结论

表面硬化钢是一种广泛使用的表面处理过程今天在这个行业。特别有用在应用振动,冲击载荷和偏差。表面硬化提供了出色的硬度在这些应用程序在不增加脆性。

我们希望我们能够给你一个概述的表面硬化过程。查看我们的其他各种热处理方法的帖子和一定要订阅我们的通讯接收的新文章和更多的机械工程领域。