Carbonitriding implica la adición de una pequeña cantidad de gas amoníaco a la atmósfera de cementación para infiltrar simultáneamente carbono y nitrógeno en la superficie del acero a una temperatura más baja (aproximadamente). 820–880 °C). El nitrógeno puede mejorar la templabilidad de la capa superficial y reducir la velocidad crítica de enfriamiento del enfriamiento rápido. Es adecuado para piezas de acero de baja capa de carbono que requieren una pequeña deformación. El punto clave de control es la coordinación del potencial de carbono y la relación de amoníaco: demasiado nitrógeno conducirá a un exceso de austenita retenida y microestructura negra.
- Temperatura más baja que la cementación, típicamente alrededor 820–880 °C
- Añadir una pequeña cantidad de NH₃ a la atmósfera carburizante para proporcionar nitrógeno
- El nitrógeno mejora la templabilidad de la capa superficial, y se puede usar un medio de temple más suave.
- Riesgos: Austenita retenida excesiva, estructura negra, agujeros
- Aplicable: Capas delgadas, piezas pequeñas, acero suave, sujetadores y piezas de estampado
Principio
Añadir una cierta proporción de gas amoníaco a una atmósfera endotérmica o nitrógeno-metanol. El amoníaco se descompone a altas temperaturas para producir átomos de nitrógeno activos, que penetran en la superficie de la austenita junto con el carbono. La carbonitruración se usa a menudo para obtener una capa endurecida más superficial debido a temperaturas más bajas y difusión más lenta.
La diferencia con la cementación
| Proyecto | Cementación | Carbonitruración |
|---|---|---|
| temperatura | Aproximadamente 900-950 °C | Aproximadamente 820–880 °C |
| Elementos infiltrantes | carbono | carbono + nitrógeno |
| profundidad de capa | Más profundo | Poco profundas |
| deformación | relativamente grande | más pequeño |
| Endurecimiento | Depende del grado de acero | El nitrógeno mejora la templabilidad de la superficie |
| Piezas típicas | Engranajes, ejes | Piñones, cierres, estampados, condiciones de la cadena |
El papel del nitrógeno
- Mejorar la templabilidad: El nitrógeno expande la zona de austenita y reduce la velocidad de enfriamiento crítica. El acero bajo en carbono también puede obtener una buena capa endurecida en aceite;
- Mejorar la resistencia al temple y al desgaste；
- Reducir la temperatura de transición de martensita (Ms)Una cantidad apropiada de austenita retenida puede mejorar el rendimiento de fatiga por contacto, mientras que una cantidad excesiva puede reducir la dureza y la estabilidad dimensional.
Parámetros clave del proceso
- temperatura: Cuanto más baja es la temperatura, más nitrógeno se absorbe y más lenta es la difusión del carbono;
- Potencial de carbono: Establecer de acuerdo con el carbono de la superficie objetivo, generalmente ligeramente más bajo que el cementado puro;
- Flujo de gas amoníaco: En general, representa una pequeña proporción del volumen total de gas, y debe ajustarse de acuerdo con el tipo de horno y el contenido de nitrógeno de la superficie objetivo;
- tiempo: Determinar la profundidad de la capa;
- Temple:Seleccione el temple de aceite u otros medios de acuerdo con las partes.
Dificultades de control
- El amoníaco afectará las lecturas de la sonda de oxígeno y los cálculos del potencial de carbono, y el controlador debe considerar la presencia de amoníaco;
- El amoníaco, el CO₂ y el H₂O pueden formar cristales de carbonato de amonio en tuberías de baja temperatura y bloquear la tubería de muestreo;
- El contenido de amoníaco residual en el horno es difícil de medir directamente con los sensores de potencial de carbono convencionales.
Defectos comunes
| Defecto | Motivo | Contramedidas |
|---|---|---|
| Demasiado austenita retenida | El nitrógeno y el carbono son demasiado altos | Reducir el contenido de amoníaco y el potencial de carbono, o aumentar el tratamiento en frío |
| Microestructura negra (oxidación interna/orificios) | Demasiado nitrógeno y atmósfera oxidante | Controlar la cantidad de amoníaco y mejorar la atmósfera |
| Dureza superficial baja | Insuficiente profundidad de capa o descarburación | Compruebe la temperatura, el tiempo y el potencial de carbono |
| Dureza desigual | Mala circulación de la atmósfera y carga demasiado densa del horno | Mejorar la carga y la circulación del horno |
Preguntas frecuentes
¿Se puede realizar la carbonitruración a un nivel profundo?
El tiempo puede extenderse, pero debido a la baja temperatura y la difusión lenta, la eficiencia no es tan buena como la cementación. La cementación se usa generalmente para requisitos profundos.
¿Cuánto amoníaco es apropiado agregar?
No hay una relación uniforme, debe determinarse a través de experimentos basados en el tipo de horno, la temperatura, el nitrógeno de la superficie objetivo y los requisitos de austenita retenida, y controlarse con precisión con un medidor de flujo.
¿Son la carbonitruración y la nitrocarburación lo mismo?
La carbonitruración se lleva a cabo en el estado austenítico, dominado por el carbono, y luego se inactiva; la nitrocarburación (nitruración suave) se lleva a caboen el estado de ferrita (aproximadamente 560-590oC), dominado por nitrógeno, y generalmente no se inactiva.