Nawalanie polega na nasycaniu warstwy powierzchniowej stali w węgiel podczas wygrzewania obrabianego przedmiotu w ciągu określonego czasu w ośrodku zawierającym węgiel atomowy. Nawęglanie odbywa się w temperaturze 900-950* . O grubości warstwy nawęglanej, która zwykle osiąga 0,5-2 mm, decyduje czas nawęglaiua, który dobiera się tak, aby układ fazowy warstwy powierzclmiowej odpowiadał strukturze stali eutektoidahiej.
W warstwie nawęglanej stali węglowych można wyróżnić kilka stref:
• Nadeutektoidabią - o stmkturze perlitu z cementytem
• Eutektoidahrą - o strukturze perlityczej
• Podeutektoidalną - o strukturze perlityczno - ferrytycznej
Nawęglanie z następnym hartowaniem i niskim odpuszczamem zapewnia dużą twardość powierzchiu obrabianych elementów, dużą odporność na ścieranie i naciski powierzchniowe, znaczną wytrzymałość zmęczeniową. Rdzeń stali po takich operacjach obróbki cieplno-chemicznej i cieplnej wykazuje dużą ciągliwość. sprężystość i odporność na dynamiczne działanie obciążeń. Nawęglaiue jest stosowane w procesach technologicznych kół zębatych, wałków zębatych i z wielowypustami, wałków rozrządu, sworzni tłokowych i kulistych, pierścieni i wałków łożysk tocznych o dużych wymiarach.
Azotowanie Polega na nasycaniu warstwy powierzdunowej stali azotem podczas wygrzewania obrabianego przedmioni przez określony czas w ośrodku zawierającym wolne atomy azotu. Operacja ta jest wykonywana w temperaturze niższej od A, 1.500-600*0 Azotowanie może być:
• Krótkookresowe, gdy czas jego trwania wynosi od kilkimastu minut do kilku godzin
• Długookresowe, gdy wynosi kilkadziesiąt godzin.
W wyniku azotowania długookresowego na powierzclmi stali tworzy się ciągła strefa azotków typu £ w stali węglowej Fe^-iN, a często węglików Fe; (C,N)i.». W przypadku azotowania krótkookresowego, zwłaszcza stali narzędziowych, w ciągu kilkunastu lub kilkudziesięciu minut, na powierzchni stali tworzy się ciągła strefa azotków, lecz jedynie strefa dyfuzyjna ferrytu przesyconego azotem z wydzieleniami azotków i węglików y a Strefa azotków i węglikoazotków £ decyduje o odporności na ścieralne stali węglowych. W przypadku stali stopowych na własności te wpływa dodatkowo strefa dyfuzyjna. Warstwa azotowana wykazuje największą odporność na ścieraiue, gdy jest twarda i ińeporowata i gdy jej grubość wynosi 0,020-0,025 mm. W miarę wzrostu czasu azotowaiua narasta wyłącznie powierzduiiowa strefa azotków i węglikoazotków £ . porowata i km cha.