Proces nawęglania

Obróbkę tę, nazywaną również cementowaniem, stosuje się w celu zwiększenia twardości materiału i jego odporności na ścieranie, przy zachowaniu miękkości i ciągliwości rdzenia. Efekt ten uzyskać można dzięki nasyceniu węglem przypowierzchniowych warstw stali. Należy pamiętać, że ten rodzaj obróbki cieplnej stosuje się wyłącznie przy stalach o zawartości węgla do 0,25%. Podczas nawęglania stal jest nagrzewana do temperatury 850-900°C. Czas nawęglania trwa od 3 do 20 godzin, co zależy od grubości warstwy powierzchniowej, w jakiej mają nastąpić zmiany będące efektem nawęglania. Obrabiane elementy poddaje się następnie hartowaniu i odpuszczaniu.

Nawęglanie próżniowe Piro-carb

Dzięki posiadaniu zaawansowanych technologicznie pieców firma Sacher oferuje także nowoczesną technologię nawęglania próżniowego Piro-carb. Nie powoduje ono utlenień ani odkształceń materiału i pozostawia czystą powierzchnię detali. Jest też procesem szybszym od klasycznego, a więc – dzięki ograniczeniu zużycia energii – bardziej przyjaznym dla środowiska.

Na czym polega proces nawęglania stali?

Zgodnie z tym, co nadmieniliśmy już wcześniej, opisywany efekt uzyskuje się dzięki nasycaniu węglem stali w obrębie jej warstw przypowierzchniowych. Jak proces ten przebiega jednak w szczegółach?

Ponieważ stal cechuje się krystaliczną strukturą, aby umożliwić jej nawęglenie, czyli nasycenie jej węglem, konieczne jest odpowiednie ogrzanie materiału (do poziomu wspomnianych 850-900°C). Oprócz tego niezbędne jest także zapewnienie właściwego dla konkretnego przypadku stężenia atomów węgla w bezpośrednim otoczeniu powierzchni planowanej do ulepszenia. Następnie wykorzystuje się zjawisko dyfuzji, aby przejść do właściwego etapu wprowadzania atomów węgla do struktury stali. Zjawisko to pozwala właśnie na absorpcję przez materiał zgromadzonego wcześniej w jego sąsiedztwie węgla. Absorpcja zachodzi aż do momentu, w którym poziom stężeń pomiędzy ośrodkami wyrówna się, a później przekształca się w dyfuzję w głąb.

Podczas całego procesu nawęglania dostarczanie wolnych atomów węgla do wnętrza struktury stali może zachodzić zarówno dzięki odpowiedniemu ciekłemu roztworowi, jak i w postaci ciała stałego albo gazu. Po tym, kiedy stal zostanie aktywowana (poprzez rozgrzanie), atomy węgla przemieszczają się po strukturze sieci krystaliczne, aż do osiągania najbliższych wolnych węzłów.

To, na ile szybko przebiegnie dyfuzja czy ogólniej samo nawęglanie uzależnione jest w największej mierze od dostępności wolnych atomów opisywanego pierwiastka w otoczeniu materiału, a także od temperatury materiału.

Nawęglanie stali wykonuje się w ramach niejednorodnych ośrodków. Przykładem obecności ciała stałego może być chociażby pochodzący z drzewnego węgla proszek wzbogacony o dodatki aktywatorów. Jeśli chodzi z kolei o ciecze, tu stosuje się przede wszystkim sole, takie jak węglan czy chlorek alkalicznego metalu. Jak jest natomiast z nawęglaniem gazowym?

Najczęściej opiera się ono na tlenku węgla bądź metanie i jest regularnie wykorzystywane z uwagi na to, że zapewnia ponadprzeciętnie dużą kontrolę nad ilością obecnego w środowisku węgla. W tym miejscu warto także zaznaczyć, że możliwe jest też nawęglanie jonizacyjne, opierające się na wytwarzaniu plazmy, a także nawęglanie próżniowe opisane przez nas we wcześniejszej części niniejszej podstrony. To ostatnie określa się również jako nawęglanie niskociśnieniowe oraz wysokotemperaturowe.

Pełna lista korzyści związanych z nawęglaniem próżniowym

Proponowane przez firmę Sacher wysokotemperaturowe nawęglanie odznacza się licznymi przewagami nad technikami dostępnymi alternatywnie. Wcześniej wspomnieliśmy jednak o tym tylko skrótowo, skupiając się wyłącznie na szybkości zachodzenia procesu oraz na braku utlenień i odkształceń w ramach ulepszanego materiału. Poniżej przedstawiamy zatem pełną listę najważniejszych korzyści, które zapewnia ten właśnie wariant nawęglania:

– możliwość precyzyjnego kontrolowania wymiarów i olbrzymia powtarzalność,
– wysoka i równomierna w obrębie całego profilu twardość podpowierzchniowa nawęglanych komponentów,
– istotnie wyższa niż przy konwencjonalnych technikach obróbki czystość wyrobów,
– znacząco zredukowana liczba czynności składających się na całą procedurę produkcji, w tym np. brak konieczności końcowego czyszczenia czy szlifowania,
– doskonała kontrola nad równomiernością w zakresie twardości i mikrostruktury oraz głębokości warstw dyfuzyjnych,
– możliwość nawęglania nawet otworów wyjątkowo małych czy też nieprzelotowych,
– brak strefy utleniania wewnętrznego, czyli, innymi słowy, wyeliminowanie utleniania wewnętrznego, co przekłada się na zoptymalizowane własności mechaniczne oraz zmęczeniowe poddawanych obróbce detali.

Nawęglanie stali we współpracy z firmą Sacher

W Sacher w przypadku każdego zlecenia dokładamy olbrzymich starań, aby naszym klientom zapewnić efekty w stu procentach zgodne z ich potrzebami, zachowując przy tym atrakcyjne ceny usług. Dzięki naszemu wieloletniemu doświadczeniu, rzetelnej i nieustannie aktualizowanej wiedzy branżowej oraz bogato wyposażonemu zapleczu technicznemu możesz być pewien, ze zlecone nam przez Ciebie nawęglanie wykonamy w pełni profesjonalnie i na podstawie projektu zmaksymalizowanego pod względem finalnie uzyskiwanej wydajności. Serdecznie zapraszamy do kontaktu z naszym personelem.