Εισαγωγή στη διαδικασία ενανθράκωσης

Η ενανθράκωση είναι μια συχνά χρησιμοποιούμενη τεχνική επιφανειακής σκλήρυνσης που έχει σχεδιαστεί για να αυξάνει την περιεκτικότητα σε άνθρακα στην επιφάνεια των μεταλλικών εξαρτημάτων, ενισχύοντας έτσι τη σκληρότητα, την αντίσταση στη φθορά και την αντοχή τους στην κόπωση. Αυτή η διαδικασία είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για εξαρτήματα που απαιτούν υψηλή σκληρότητα επιφάνειας, όπως γρανάζια, ρουλεμάν και πείρους εμβόλου.

Βασικά βήματα της διαδικασίας ενανθράκωσης

Προ-θεραπεία:

Καθάρισμα: Καθαρίστε την επιφάνεια των μεταλλικών εξαρτημάτων για να αφαιρέσετε οξείδια, λάδια και άλλες ακαθαρσίες για να εξασφαλίσετε την αποτελεσματικότητα της διαδικασίας ενανθράκωσης.

Θέρμανση: Θερμάνετε τα μεταλλικά εξαρτήματα σε ένα κατάλληλο εύρος θερμοκρασίας, συνήθως μεταξύ 850 μοιρών και 950 βαθμών, για να επιτρέψετε στην πηγή άνθρακα να διαχέεται αποτελεσματικά στη μεταλλική επιφάνεια.

Ενυδάτωση:

Προσθήκη άνθρακα: Τοποθετήστε τα μεταλλικά εξαρτήματα σε περιβάλλον που περιέχει πηγή άνθρακα. Οι κοινές πηγές άνθρακα περιλαμβάνουν αέρια που περιέχουν άνθρακα (π.χ. μεθάνιο), πηγές στερεού άνθρακα (π.χ. σκόνη άνθρακα) και πηγές υγρού άνθρακα (π.χ. καρβίδιο του ασβεστίου). Αυτές οι πηγές άνθρακα απελευθερώνουν άτομα άνθρακα σε υψηλές θερμοκρασίες, τα οποία διαχέονται στην μεταλλική επιφάνεια.

Διάχυση: Σε υψηλές θερμοκρασίες, τα άτομα άνθρακα διαχέονται στην επιφάνεια του μετάλλου και διεισδύουν στο μέταλλο, σχηματίζοντας ένα επιφανειακό στρώμα πλούσιο σε άνθρακα.

Ψύξη:

Σβήσιμο: Ψύξτε γρήγορα τα ενανθρακωμένα μεταλλικά εξαρτήματα για να αυξήσετε τη σκληρότητα. Τυπικά, το νερό, το λάδι ή ο αέρας χρησιμοποιείται ως μέσο σβέσης.

Μετριασμός: Για την ανακούφιση των εσωτερικών καταπονήσεων που δημιουργούνται κατά την ψύξη και για περαιτέρω βελτιστοποίηση της σκληρότητας και της σκληρότητας, τα μεταλλικά εξαρτήματα συνήθως υποβάλλονται σε σκλήρυνση. Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει θέρμανση των εξαρτημάτων σε χαμηλότερη θερμοκρασία (περίπου 150 βαθμούς έως 200 βαθμούς) και στη συνέχεια ψύξη τους αργά.

Χαρακτηριστικά και πλεονεκτήματα της διαδικασίας ενανθράκωσης

Αυξημένη επιφανειακή σκληρότητα: Η ενανθράκωση αυξάνει σημαντικά την επιφανειακή σκληρότητα των μεταλλικών εξαρτημάτων, καθιστώντας τα πιο ανθεκτικά στη φθορά και τη διάβρωση.

Ενισχυμένη αντίσταση στην κόπωση: Το ανθρακωμένο στρώμα βελτιώνει την αντοχή του εξαρτήματος στην κόπωση υπό συνθήκες υψηλού φορτίου.

Βελτιωμένη αντίσταση κρούσης: Τα εξαρτήματα που υποβάλλονται σε επεξεργασία σβέσης και σκλήρυνσης παρουσιάζουν καλύτερη αντοχή στην κρούση, κατάλληλα για εφαρμογές υψηλού φορτίου.

Εφαρμογές

Αυτοκινητοβιομηχανία: Χρησιμοποιείται για γρανάζια, στροφαλοφόρους άξονες, εκκεντροφόρους κ.λπ., για τη βελτίωση της αντοχής στη φθορά και της αντοχής τους.

Κατασκευή Μηχανημάτων: Εφαρμόζεται σε μέρη υψηλού φορτίου και υψηλής τριβής, όπως ρουλεμάν, γρανάζια και εργαλεία.

Αεροδιαστημική Βιομηχανία: Ενισχύει τη σκληρότητα της επιφάνειας και την αντοχή στην κόπωση των εξαρτημάτων για να αντέχουν σε δύσκολες συνθήκες λειτουργίας.

Η ενανθράκωση βελτιώνει αποτελεσματικά την απόδοση των μεταλλικών εξαρτημάτων, καθιστώντας τα κατάλληλα για εφαρμογές υψηλής ζήτησης.

Κοινά ελαττώματα και διορθωτικά μέτρα στην ενανθράκωση

1. Μεγάλα ή δικτυωμένα σωματίδια καρβιδίου σε ανθρακούχο στρώμα

Αιτίες: Υψηλή συγκέντρωση άνθρακα στην επιφάνεια.

Υπερβολική προσθήκη άνθρακα στην ενανθράκωση αερίου.

Υπερεμπλουτισμός άνθρακα σε ελεγχόμενη ατμόσφαιρα ενανθράκωση.

Υψηλή περιεκτικότητα σε κυάνιο σε υγρά λουτρά ενυδάτωσης.

Αργή ψύξη μετά την ενανθράκωση.

Θεραπείες:

Μειώστε τη συγκέντρωση άνθρακα στην επιφάνεια, ελέγξτε την προσθήκη άνθρακα κατά τη διάχυση και ρυθμίστε την υγρασία.

Μειώστε την ποσότητα των προσθέτων άνθρακα σε στερεά ενανθράκωση.

Μειώστε την περιεκτικότητα σε κυάνιο σε υγρή ενανθράκωση.

Επιταχύνετε την ψύξη μετά την ενανθράκωση ή αυξήστε τη θερμοκρασία και το χρόνο σβέσης.

Χρησιμοποιήστε πολλαπλό σβήσιμο ή κανονικοποιήστε πριν το σβήσιμο, ακολουθούμενο από σκλήρυνση σε υψηλή θερμοκρασία.

2. Υπερβολικός υπολειπόμενος ωστενίτης

Αιτίες:

Σταθερός ωστενίτης με στοιχεία υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα και κράματος.

Ανεπαρκής σκλήρυνση, με αποτέλεσμα σταθερό ωστενίτη.

Αργή ψύξη μετά το σκλήρυνση.

Θεραπείες:

Διατηρήστε τη σωστή συγκέντρωση άνθρακα στην επιφάνεια.

Χαμηλώστε τη θερμοκρασία σβέσης ή ξαναζεσταθείτε για σβήσιμο.

Θερμοκρασία σε χαμηλές θερμοκρασίες ακολουθούμενη από γρήγορη ψύξη.

Ζεστάνετε ξανά και σβήστε ξανά ή εκτελέστε σκλήρυνση σε υψηλή θερμοκρασία ακολουθούμενη από σβήσιμο.

3. Επιφανειακή απανθράκωση

Αιτίες:

Χαμηλό δυναμικό άνθρακα στο αέριο κατά τα τελευταία στάδια της ενανθράκωσης αερίου.

Αργή ψύξη μετά από στερεή ενανθράκωση.

Εκτεταμένος χρόνος ψύξης αέρα μετά την ενανθράκωση.

Έλλειψη προστασίας κατά την ψύξη ή ακατάλληλη ατμόσφαιρα αερίου σε φούρνους αέρα.

Θεραπείες:

Συμπληρώστε την ενανθράκωση με κατάλληλο δυναμικό άνθρακα.

Εκτελέστε shot peening μετά το σβήσιμο.

Αφήστε το περιθώριο λείανσης σε μεγαλύτερα μέρη.

4. Σχηματισμός μαύρου μπαϊνίτη μετά το σβήσιμο

Αιτίες: Υψηλή περιεκτικότητα σε οξυγόνο στο ενανθρακικό μέσο, ​​που οδηγεί στο σχηματισμό οξειδίων.

Θεραπείες:

Ελέγξτε την περιεκτικότητα σε οξυγόνο στην ατμόσφαιρα του κλιβάνου.

Χρησιμοποιήστε το shot peening ως θεραπεία.

Βελτιώστε την ικανότητα ψύξης του μέσου σβέσης.

5. Περίσσεια φερρίτη στον πυρήνα, με αποτέλεσμα χαμηλή σκληρότητα

Αιτίες:

Χαμηλή θερμοκρασία σβέσης.

Ανεπαρκής χρόνος διατήρησης και ρυθμός ψύξης κατά τη διάρκεια της αναθέρμανσης απόσβεσης.

Παρουσία αδιάλυτων προϊόντων αποσύνθεσης φερρίτη ή ωστενίτη στον πυρήνα.

Θεραπείες:

Ξαναζεσταίνετε και σβήνετε σύμφωνα με τις τυπικές διαδικασίες.

Αυξήστε τη θερμοκρασία σβέσης και το χρόνο διατήρησης.

6. Ανεπαρκές βάθος ενανθράκωσης

Αιτίες:

Χαμηλή θερμοκρασία κλιβάνου και μικρός χρόνος διατήρησης.

Χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα σε παράγοντες ενανθράκωσης.

Διαρροή αερίου στον κλίβανο.

Λανθασμένη σύνθεση αλατόλουτρου ή υπερβολική φόρτωση στον κλίβανο.

Επιφανειακή οξείδωση ή συσσώρευση άνθρακα.

Θεραπείες:

Προσαρμόστε τη θερμοκρασία ενανθράκωσης, το χρόνο και τις ποσότητες παράγοντα όπως απαιτείται.

Επιθεωρείτε και διατηρείτε τακτικά τις συνθήκες του κλιβάνου.

Βεβαιωθείτε ότι τα εξαρτήματα είναι καθαρά πριν από την ενανθράκωση.

Συμπληρώστε την ενανθράκωση εάν η στρώση είναι πολύ λεπτή.

7. Ανομοιόμορφο βάθος ενυδάτωσης

Αιτίες:

Ανώμαλη θερμοκρασία κλιβάνου.

Κακή κυκλοφορία ατμόσφαιρας μέσα στον κλίβανο.

Συσσώρευση αιθάλης στην επιφάνεια.

Σημαντικές διαφορές θερμοκρασίας σε στερεά κουτιά ενανθράκωσης ή ανομοιόμορφα πρόσθετα άνθρακα.

Επιφανειακή σκουριά ή λεκέδες λαδιού.

Ασυνεπής τραχύτητα επιφάνειας ή απόσταση μερών.

Θεραπείες:

Καθαρίστε καλά τα εξαρτήματα πριν από την ενανθράκωση.

Αφαιρέστε το μαύρο άνθρακα από τον κλίβανο.

Εξασφαλίστε ομοιόμορφη απόσταση και σωστή σύσφιξη των εξαρτημάτων.

Ελέγχετε τακτικά την ομοιομορφία θερμοκρασίας και τις συνθήκες του κλιβάνου.

8. Χαμηλή Επιφανειακή Σκληρότητα

Αιτίες:

Χαμηλή συγκέντρωση άνθρακα στην επιφάνεια.

Υψηλό υπολειμματικό ωστενίτη.

Σχηματισμός μπαινιτικών δομών.

Υψηλές θερμοκρασίες σβέσης που οδηγούν σε υπερβολικό ωστενίτη ή σβέση σε χαμηλή θερμοκρασία.

Υψηλές θερμοκρασίες σκλήρυνσης.

Θεραπείες:

Συμπληρώστε άνθρακα εάν η συγκέντρωση είναι χαμηλή.

Ζεσταίνετε ξανά και σβήνετε εάν υπάρχει υπερβολικό υπολειμματικό ωστενίτη.

Ξαναζεσταίνετε και σβήνετε ξανά εάν υπάρχει μπαινίτης.

Τηρείτε τις κατάλληλες διαδικασίες θερμικής επεξεργασίας.

9. Διάβρωση και Οξείδωση Επιφανειών

Αιτίες:

Ακαθαρσίες σε παράγοντες ενυδάτωσης, όπως νερό ή θείο.

Διαρροή αερίου ή μόλυνση σε στερεά ενανθράκωση.

Ανεπαρκής προστασία κατά την ψύξη σε υψηλή θερμοκρασία.

Ατελής αποξείδωση σε αλατόλουτρα ή απροστάτευτη θέρμανση σε φούρνους αέρα.

Βρώμικες επιφάνειες εξαρτημάτων.

Θεραπείες:

Ελέγξτε τη σύνθεση των ενανθράκων και των αλάτων.

Ελέγχετε τακτικά τις σφραγίδες και την καθαριότητα του εξοπλισμού.

Καθαρίστε τα εξαρτήματα αμέσως και τηρήστε τους κανόνες διαδικασίας.

10. Ράγισμα ανθρακούχων εξαρτημάτων

Αιτίες:

Αργή ψύξη που οδηγεί σε ανομοιόμορφους μετασχηματισμούς φάσης.

Ο κατακρατημένος ωστενίτης μετατρέπεται σε μαρτενσίτη, προκαλώντας στρες.

Υπερβολικοί ρυθμοί ψύξης ή πολύπλοκα σχήματα εξαρτημάτων κατά την αρχική σβέση.

Υψηλή περιεκτικότητα σε κράμα με στοιχεία που προάγουν τη σκληρότητα.

Θεραπείες:

Αργή ψύξη μετά την ενανθράκωση για εξασφάλιση πλήρους μετασχηματισμού φάσης.

Επιταχύνετε τους ρυθμούς ψύξης μετά την απόσβεση για να λάβετε μαρτενσίτη και υπολειμματικό ωστενίτη.

Βελτιστοποιήστε τις συνθήκες σβέσης και τις διαδικασίες θερμικής επεξεργασίας.

Προκατασκευάστε το υπερβολικό υλικό για να αποφύγετε την υπερβολική παραμόρφωση.

11. Ευθραυστότητα υδρογόνου σε χάλυβες υψηλής κραματοποίησης

Αιτίες:

Υψηλή περιεκτικότητα σε υδρογόνο στην ατμόσφαιρα του κλιβάνου.

Υπερβολικές θερμοκρασίες ενυδάτωσης που προάγουν τη διάχυση του υδρογόνου.

Άμεση απόσβεση που δεν επιτρέπει τη διάχυση του υδρογόνου.

Θεραπείες:

Αργή ψύξη μετά την ενανθράκωση.

Ταχεία σκλήρυνση πάνω από 250 βαθμούς μετά την απόσβεση.

Σταματήστε την παροχή ενανθράκωσης πριν αφαιρέσετε εξαρτήματα από τον κλίβανο και ξεπλύνετε με άζωτο.

12. Χαμηλή συγκέντρωση άνθρακα σε στρώμα ενανθράκωσης

Αιτίες:

Χαμηλό δυναμικό άνθρακα στον κλίβανο, χαμηλή θερμοκρασία και ανεπαρκής προσθήκη άνθρακα.

Επικάλυψη μαύρου άνθρακα ή υπερβολική φόρτωση.

Ανώμαλη ατμόσφαιρα κλιβάνου και χαμηλή πίεση κλιβάνου.

Ανεπαρκής απόσταση μεταξύ των εξαρτημάτων.

Απανθράκωση κατά την ψύξη.

Θεραπείες:

Ελέγχετε τακτικά τη θερμοκρασία του κλιβάνου και την προσθήκη άνθρακα.

Εξασφαλίστε τη σωστή ατμόσφαιρα και πίεση του κλιβάνου.

Αποτρέψτε τις διαρροές και διατηρήστε τη σωστή ροή αέρα.

Εξασφαλίστε επαρκή απόσταση μεταξύ των εξαρτημάτων.

13. Υπερβολικό πάχος στρώσης ενανθράκωσης

Αιτίες:

Υψηλή θερμοκρασία ενανθράκωσης και παρατεταμένος χρόνος διατήρησης.

Υπερβολική προσθήκη άνθρακα.

Ανακριβής δοκιμή δείγματος.

Θεραπείες:

Προσαρμόστε τις παραμέτρους της διαδικασίας για να αποφύγετε το υπερβολικό πάχος.

Εάν το πάχος υπερβαίνει τις προδιαγραφές, μπορεί να είναι απαραίτητη η διαιτησία.