Сталь является наиболее распространенным конструкционным материалом. Однако в некоторых случаях ей не хватает прочности к внешним воздействиям. Закаливание не решает всех вопросов, как и покрытие цинком, легирование.
Для некоторых случаев проводится карбонитрация стали.
Понятие
Чтобы сделать металл прочнее, устойчивее к коррозии и другим внешним факторам применяют различные способы усиления. Одним из них является азотирование стали, то есть насыщение верхнего слоя металла атомами азота и углерода. Они придают прочность кристаллической решетки, уменьшают возможности окисления металла, тем самым простым и дешевым способом улучшают материал.
При этом внутренние слои сохраняют пластичность и другие важные свойства стали. Для насыщения атомами азота, применяется термическая обработка. В это время за счет диффузии мельчайшие частицы материи проникают в структуру материала, образуя тонкий, но прочный и равномерный слой.
Это позволяет усиливать недорогие марки стали, делая их тверже. Такие обработанные детали повышают свою износостойкость при малых затратах на проведение процесса. При соблюдении равномерности нагрева проникновение частиц в металл, то есть диффузия, также будет происходить равномерно. Кроме увеличения прочности, уменьшается трение, что в свою очередь повышает износостойкость.
Подвергаться обработке могут детали любых форм и размеров, отдельные участки изделий в зависимости от планируемых свойств готовой продукции.
Суть процесса
Основой карбонитрации является химическое явление, названное диффузией. Это значит, что частицы одного вещества, могут проникать между элементами другого. Быстрее и проще всего это проявляется в воздушной среде, затем в жидкой.
Однако карбонитрацию стали проводят для твердых материалов, поэтому процесс требует соблюдения определенных технологий, в частности используется нагрев, чтобы металл расширился.
В результате внедрения части газа азота и углерода, внутри металла образуются соединения нитридов и карбидов железа, где атомы соединяются и меняют свои свойства.
Процесс диффузии затрагивает только поверхностный слой, ведь атомам труднее проникать в глубину твердых материалов, поэтому регулируя температуру нагрева и время карбонитрации, можно выбирать толщину защиты.
В результате эта относительно простая и дешевая технология позволяет получать нужные свойства стальных изделий для выполнения конкретных задач.
