Chemiczna obróbka cieplna odlewów stalowych polega na umieszczeniu odlewów w ośrodku aktywnym o określonej temperaturze w celu zachowania ciepła, tak aby jeden lub kilka pierwiastków chemicznych mogło przedostać się przez powierzchnię. Chemiczna obróbka cieplna może zmienić skład chemiczny, strukturę metalograficzną i właściwości mechaniczne powierzchni odlewu. Powszechnie stosowane procesy chemicznej obróbki cieplnej obejmują nawęglanie, azotowanie, węgloazotowanie, borowanie i metalizowanie. Podczas wykonywania chemicznej obróbki cieplnej odlewów należy kompleksowo rozważyć kształt, rozmiar, stan powierzchni i obróbkę cieplną powierzchni odlewu.
1. Nawęglanie
Nawęglanie oznacza ogrzewanie i izolowanie odlewu w ośrodku nawęglającym, a następnie infiltrację atomów węgla w powierzchnię. Głównym celem nawęglania jest zwiększenie zawartości węgla na powierzchni odlewu przy jednoczesnym wytworzeniu pewnego gradientu zawartości węgla w odlewie. Zawartość węgla w stali do nawęglania wynosi zazwyczaj 0,1–0,25%, aby zapewnić, że rdzeń odlewu ma wystarczającą wytrzymałość i wytrzymałość.
Twardość powierzchniowa warstwy nawęglonej wynosi na ogół 56HRC-63HRC. Struktura metalograficzna warstwy nawęglonej to martenzyt drobnoigłowy + niewielka ilość austenitu szczątkowego i równomiernie rozmieszczone ziarniste węgliki. Węgliki sieciowe są niedopuszczalne, a udział objętościowy austenitu szczątkowego na ogół nie przekracza 15–20%.
Twardość rdzenia odlewu po nawęglaniu wynosi na ogół 30HRC-45HRC. Struktura metalograficzna rdzenia powinna być martenzytem niskowęglowym lub bainitem niższym. Niedopuszczalne jest występowanie masywnego lub wydzielonego ferrytu wzdłuż granicy ziaren.
W rzeczywistej produkcji istnieją trzy popularne metody nawęglania: nawęglanie stałe, nawęglanie ciekłe i nawęglanie gazowe.
2. Azotowanie
Azotowanie odnosi się do procesu obróbki cieplnej, podczas którego atomy azotu przenikają do powierzchni odlewu. Azotowanie zwykle przeprowadza się w temperaturze poniżej temperatury Ac1, a jego głównym celem jest poprawa twardości, odporności na zużycie, wytrzymałości zmęczeniowej, odporności na zatarcie i odporności powierzchni odlewu na korozję atmosferyczną. Azotowanie odlewów stalowych zazwyczaj przeprowadza się w temperaturze 480°C-580°C. Do azotowania nadają się odlewy zawierające aluminium, chrom, tytan, molibden i wolfram, takie jak stal niskostopowa, stal nierdzewna i stal narzędziowa do formowania na gorąco.
Aby rdzeń odlewu miał niezbędne właściwości mechaniczne i strukturę metalograficzną oraz aby ograniczyć odkształcenia po azotowaniu, wymagana jest obróbka wstępna przed azotowaniem. W przypadku stali konstrukcyjnej przed azotowaniem wymagane jest hartowanie i odpuszczanie w celu uzyskania jednolitej i dobrze odpuszczonej struktury sorbitu; w przypadku odlewów, które łatwo ulegają odkształceniom podczas azotowania, po hartowaniu i odpuszczaniu wymagana jest również obróbka wyżarzania odprężającego; w przypadku stali nierdzewnej i odlewów ze stali żaroodpornej można ogólnie hartować i odpuszczać w celu poprawy struktury i wytrzymałości; w przypadku austenitycznej stali nierdzewnej można zastosować obróbkę cieplną przesycającą.
Czas publikacji: 21 lipca 2021 r