Carbocementarea

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Carburarea este un proces metalurgic utilizat pentru a crește rezistența la uzură a oțelurilor .

Îmbogățirea suprafeței în carbon (aproximativ 0,8%) și formarea consecventă de carburi sunt utile pentru a conferi rezistență la uzură și întărire datorită mecanismului Orowan de pe suprafață, combinat cu rezistența internă (de exemplu pentru dinții dințate). Trebuie realizat pe oțelul moale adus peste temperatura de Ac 3 [ aproximativ 911 ° C ] , deoarece austenita solubilizează mai bine carbonul. Carbonul migrează dincolo de suprafață prin difuzie , astfel încât legea care îi reglementează mecanismul este a doua lege a lui Fick ; sunt, de asemenea, importanți parametri precum temperatura , tipul de rețea metalică, diferența de concentrație între mediul extern și cel intern (prin urmare se folosește oțel moale cu C <0,2%, astfel încât forța motrice datorată gradientului de concentrație să fie maximă ) și extinderea articulațiilor boabelor (prin care atomii difuzează mai bine). Există mai multe metode de carburare, în funcție de substanța de cimentare, dar se subliniază faptul că mediul este întotdeauna gazos, deoarece există întotdeauna necesitatea funcției de „transportul oxidului de carbon”. La sfârșitul tratamentului termic, se va obține un strat de suprafață foarte cimentat și dur; în plus, se poate efectua un tratament de întărire pentru a păstra rezistența miezului.

Produse de obicei cimentate: angrenaje .

Exemplu de oțel întărit : 18CrMo4 .

Carbocementare solidă

Piesa este plasată într-o cutie și acoperită cu CARON (un amestec format din 85% carbon vegetal și 15% carbonat de bariu și catalizatori), apoi adusă la o temperatură acceptabilă, având în vedere viteza necesară de execuție și mărirea neexcesivă a bobului cristalin. Este un proces simplu, dar nu deosebit de eficient. Substanța de cimentare este CO , care este produs de reacția cărbunelui cu oxigenul:

2C + O 2 → 2CO

Sau se utilizează substanțe activatoare, cum ar fi carbonatul de bariu și carbonatul de calciu. La o temperatură de 900-920 ° C, carbonații se descompun în oxizi și dioxid de carbon:

BaCO 3 → BaO + CO 2
CaCO3 → CaO + CO 2

Reacția este imediată pentru carbonatul de calciu, care prevede , prin urmare , CO 2 necesare pentru a porni procesul, în timp ce este lentă și treptată pentru carbonatul de bariu , care servește , prin urmare , să ofere CO 2 ca cea anterioară este consumată. CO 2 eliberat reacționează cu carbonul cărbunelui prezent în cutie conform echilibrului Boudouard :

C + CO 2 ⇄ 2CO

care în aceste condiții (temperatura de 900 ° C și presiunea de aproximativ 1 atm) este deplasată spre dreapta și atmosfera gazoasă este umplută cu monoxid de carbon.

Monoxidul de carbon obținut în modurile descrise tocmai constituie agentul de cimentare direct. La contactul monoxidului de carbon cu suprafața oțelului, care nu conține carbon liber, echilibrul Boudouard se deplasează din nou spre stânga

C + CO 2 ⇄ 2CO

iar carbonul format se topește și se difuzează interstițial în faza austenitică.

Tratamentul, (aproximativ 900 ° C), are loc atunci când oțelul este în gama γ. Dacă unele zone nu trebuie betonate, acestea sunt acoperite cu cupru sau argilă electrodepozitate.

Carbocementarea într-o baie de sare (carbonitridare)

Piesa de lichid de ciment (amestec de NaCl , NaCN și Na2 CO3 ) este înconjurat la o temperatură cuprinsă între 870 și 950 ° C; există și azot care, dacă este în cantitate modestă, ajută la întărirea stratului de suprafață. Cianura tinde să se oxideze la suprafață pentru a da cianat:

2NaCN + O 2 → 2NaCNO

Cianatul tinde să se descompună la suprafață:

8NaCNO → 4NaCN + 2Na 2 CO 3 + 2 CO + 4N
2CO → CO 2 + C

În plus față de C, are loc difuzia azotului ( carbonitridare ).

Este un proces mai rapid, mai precis și care influențează mai puțin dimensiunea bobului cristalin și aspectul suprafeței piesei tratate. Se folosește pentru angrenaje pentru biciclete și motociclete , lanțuri, piese de calculator , unelte de precizie.

Carbocementarea în faza gazoasă

Este metoda de cimentare cea mai comună și mai ușor de controlat și singura utilizată în prezent.

Agentul de cimentare este monoxidul de carbon creat prin arderea gazelor naturale , metanului , etanului , propanului , butanului sau cărbunelui la aproximativ 900 ° C cu oxigen în defect stoichiometric. CO este în echilibru cu CO 2 și C conform echilibrului Boudouard

2CO → C + CO 2

Alt carbon derivă din fisurarea hidrocarburilor saturate. Potențialul de carbon al atmosferei trebuie să fie întotdeauna mai mare decât concentrația acestui element în piesa tratată, altfel prevalează decarburarea promovată de CO 2 , H 2 O și H 2 . Inițial este egal cu cel al saturației austenitei la temperatura procesului (faza de cimentare activă). Apoi, concentrația de C în atmosferă este redusă la valoarea dorită pe suprafața piesei, astfel încât excesul de C să difuzeze spre interior (perioada de difuzie).

Tratarea termică a pieselor cimentate

Obținerea unor proprietăți mecanice bune necesită un tratament termic separat pentru miez și pentru suprafață.

Tratamentul termic al inimii

Deoarece conținutul de carbon este redus, miezul este adus într-un câmp austenitic, la aproximativ 880 ° C, și ulterior stins în apă . Se obține un amestec de cereale fine de ferită , bainită și martensită .

Tratament termic de suprafață

În timpul primului tratament, suprafața este complet transformată în martensită. Pentru aceasta, se efectuează un tratament la aproximativ 760 ° C, în care suprafața este transformată în austenită , urmată de stingerea în apă, cu obținerea de martensită fină.

O temperare la aproximativ 200 ° C completează ciclul.

Aplicarea tratamentului cu Nital permite să evidențieze într-un mod perfect vizibil varietatea modificărilor microstructurale ale carburării și a tratamentelor termice ulterioare.

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Tezaur BNCF 56172 · LCCN (EN) sh85021751 · BNF (FR) cb122730092 (data) · NDL (EN, JA) 00.571.163