Nawęglanie

Nawęglanie polega na nasycaniu węglem warstwy powierzchniowej przedmiotów stalowych.
Celem tego zabiegu jest uzyskanie powierzchni twardej i odpornej na ścieranie przy
zachowaniu rdzenia o dobrych własnościach plastycznych. Ponieważ dużą twardość
uzyskuje

się w stalach dopiero po zahartowaniu, więc przedmioty nawęglone musi się

hartować, a następnie poddawać odpuszczaniu w niskich temperaturach.

Nawęgla się stale do 0,25%C. Są to stale niskostopowe, a także niskostopowe, zawierające
do 2% dodatków Cr, Ni, Mo (molibden), Ti, V (wanad). Grubość warstwy nawęglanej waha
się od 0,8-1,5 mm, ale bywa też 4mm. W warstwie powierzchniowej zawartość węgla
powinna mieścić się
od 0,85-1,1%C.

Grubość warstwy nawęglonej liczy się do miejsca, w którym zawartość

węgla wynosi 0,4%C.
Nawęgla się w ośrodkach stałych, ciekłych i gazowych. Czasy nawęglania, w zależności od
ośrodka, mogą wynosić od pojedynczych godzin do ok.20h.
Proces nawęglania musi być przeprowadzany w temp., w których występuje roztwór stały, w
którym może się rozpuścić dużo węgla, tj. austenit. Dlatego nawęglamy w temp. 900

o

-

1000

0

C. Tylko w bardzo nielicznych przypadkach, po nawęglaniu stosuje się jeden z

czterech technik obróbki cieplnej.

Cele obróbki cieplnej:

1)

uzyskanie prawidłowej, drobnoziarnistej struktury nienawęglonego rdzenia i
nawęglonych warstw powierzchniowych (drobnoiglasty martenzyt odpuszczania)

2)

uzyskanie powierzchni o wysokiej twardość i odporność na zużywanie ścierne (przy
okazji wzrasta wytrzymałość zmęczeniowa i odporność korozyjna)

3)

usunięcie siatki Fe

3

C

’

(cementytu wtórnego) w warstwie powierzchniowej, jeśli

zawiera za dużo węgla.

Po prawidłowej obróbce cieplnej, tzn.:

1.

normalizowaniu po nawęglaniu,

2. hartowaniu

(stosuje się kąpiel oziębiającą właściwą dla użytego gatunku stali, czyli

woda lub olej),

3. niskim odpuszczaniu (150-200

o

C)

na powierzchni przedmiotów nawęglonych powinniśmy uzyskiwać twardość 58-62 HRC.
Twardość rdzenia powinna wynosić od 25-35HRC (Twardość poniżej 20HRC podajemy w
HB [HRC-skala Rockwella, dla stali hartowanych; HB- skala Brinella]).

Jednoczesne zrealizowanie wszystkich celów obróbki cieplnej przedmiotów nawęglonych w
jednym zabiegu jest niekiedy

niemożliwe. Najłatwiejszym sposobem jest hartowanie z temp.

nawęglania i odpuszczanie w 150-200

o

C

(w celu zmniejszenia naprężeń własnych).

Czasami temperatura hartowania jest za wysoka dla warstw powierzchniowych, wskutek
czego pozostaje w nich znaczna ilość austenitu szczątkowego, a powstały martenzyt jest
gruboiglasty.
W celu pełnego usunięcia gruboiglastości po normalizowaniu stosuje się dwukrotne
hartowanie, a następnie odpuszczanie niskie. Za pierwszym razem nagrzewa się przedmioty
do temp. wyższej o ok.30

o

od A

3

(880-900

o

C)

, czyli temp. właściwej dla rdzenia przedmiotu i

następnie chłodzi. Szybkość chłodzenia nie powinna powodować powstawanie cementytu
wtórnego w postaci siatki. Za drugim razem hartuje się w temp. wyższej o 50

o

od A

1

, tj. 760-

780

o

C, czyli temp. właściwej dla powierzchni przedmiotu.

Z drobnoziarnistego austenitu powstaje

w warstwie nawęglonej drobnoiglasty martenzyt z

drobnymi ziarenkami nierozpuszczonego cementytu wtórnego- skoagulowanego i
bardzo mało austenitu szczątkowego.
Rdzeń: niskowęglowy martenzyt odpuszczania.

Azotowanie

Powierzchniowe warstwy przedmiotów stalowych i żeliwnych nasyca się azotem.
Cele azotowanie, to zwiększenie:

1)

twardości i odporności na ścieranie,

2)

wytrzymałości zmęczeniowej,

3)

odporności na korozję.

Ze względu na długi czas
azotowania czynione są próby
skrócenia tego procesu przez
podwyższenie temp. Praktyczne
zastosowanie znalazło
azotowanie dwu- i
trójstoponiowe.
Azotowanie dwustopniowe
polega na tym, że po 10h
azotowania w temp. niższej 500-
520

o

C,

podwyższa się temp. do

540-550

o

C.

Podczas azotowania
trójstopniowego temp. można
obniżać i podwyższać.

Do azotowania stosuje się stale zawierające do 0,35%C i przerobione cieplnie przed
azotowanie przez hartowanie i wysokie odpuszczanie, czyli strukturą wyjściową do
azotowania jest sorbit odpuszczania.

Azotujemy poniżej temp. A

1

, bo nie chcemy zniszczyć

struktury sorbitu odpuszczania.