Hiiletys on yleisesti käytetty pintakarkaisutekniikka, joka on suunniteltu lisäämään metalliosien pinnan hiilipitoisuutta, mikä parantaa niiden kovuutta, kulutuskestävyyttä ja väsymiskestävyyttä. Tämä prosessi sopii erityisen hyvin korkeaa pintakovuutta vaativille komponenteille, kuten hammaspyörät, laakerit ja männän tapit.
Hiiletysprosessin perusvaiheet
Esikäsittely:
Puhdistus: Puhdista metalliosien pinta oksidien, öljyn ja muiden epäpuhtauksien poistamiseksi varmistaaksesi hiiletysprosessin tehokkuuden.
Lämmitys: Kuumenna metalliosat sopivalle lämpötila-alueelle, tyypillisesti välillä 850 - 950 astetta, jotta hiililähde voi diffundoitua tehokkaasti metallipintaan.
Carburizing:
Hiilen lisäys: Aseta metalliosat ympäristöön, joka sisältää hiililähteen. Yleisiä hiilen lähteitä ovat hiiltä sisältävät kaasut (esim. metaani), kiinteät hiilen lähteet (esim. hiilijauhe) ja nestemäiset hiilen lähteet (esim. kalsiumkarbidi). Nämä hiililähteet vapauttavat korkeissa lämpötiloissa hiiliatomeja, jotka diffundoituvat metallin pintaan.
Diffuusio: Korkeissa lämpötiloissa hiiliatomit diffundoituvat metallin pintaan ja tunkeutuvat metalliin muodostaen hiilipitoisen pintakerroksen.
Jäähdytys:
Sammutus: Jäähdytä nopeasti hiiltyneet metalliosat lisätäksesi kovuutta. Tyypillisesti sammutusväliaineena käytetään vettä, öljyä tai ilmaa.
Karkaisu: Jäähdyttämisen aikana syntyvien sisäisten jännitysten lievittämiseksi ja kovuuden ja sitkeyden optimoimiseksi edelleen metalliosat karkaistaan. Tämä prosessi sisältää komponenttien kuumentamisen alempaan lämpötilaan (noin 150 - 200 asteeseen) ja jäähdyttämisen sitten hitaasti.
Hiiletysprosessin ominaisuudet ja edut
Lisääntynyt pinnan kovuus: Hiiletys lisää merkittävästi metalliosien pinnan kovuutta ja tekee niistä kestävämpiä kulumista ja korroosiota vastaan.
Parannettu väsymyksen vastustuskyky: Hiiltynyt kerros parantaa komponentin väsymiskestävyyttä suuressa kuormituksessa.
Parannettu iskunkestävyys: Karkaisu- ja karkaisukäsittelylle altistetuilla komponenteilla on parempi iskunkestävyys, joten ne soveltuvat iskunkestävälle kuormitukselle.
Sovellukset
Autoteollisuus: Käytetään vaihteissa, kampiakseleissa, nokka-akseleissa jne. parantamaan niiden kulutuskestävyyttä ja kestävyyttä.
Koneiden valmistus: Käytetään suuren kuormituksen ja kitkan osiin, kuten laakereihin, hammaspyöriin ja työkaluihin.
Ilmailuteollisuus: Parantaa komponenttien pinnan kovuutta ja väsymiskestävyyttä kestämään ankaria käyttöolosuhteita.
Hiiletys parantaa tehokkaasti metalliosien suorituskykyä ja tekee niistä sopivia vaativiin sovelluksiin.
Yleisiä puutteita ja korjaustoimenpiteitä hiiletyksessä
1. Suuret tai verkotetut kovametallihiukkaset hiiletyssä kerroksessa
Syyt: Korkea pintahiilipitoisuus.
Liiallinen hiilen lisäys kaasuhiiletyksessä.
Hiilen ylirikastus kontrolloidussa ilmakehässä hiiletyksessä.
Korkea syanidipitoisuus nestemäisissä hiilihauteissa.
Hidas jäähtyminen hiiletyksen jälkeen.
Korjauskeinot:
Vähennä pinnan hiilipitoisuutta, säädä hiilen lisäystä diffuusion aikana ja säädä kosteutta.
Vähennä hiililisäaineiden määrää kiinteässä hiiletyksessä.
Vähennä syanidipitoisuutta nestemäisessä hiiletyksessä.
Nopeuta jäähtymistä hiiletyksen jälkeen tai lisää sammutuslämpötilaa ja -aikaa.
Käytä useita karkaisuja tai normalisoi ennen karkaisua, jonka jälkeen suorita korkean lämpötilan karkaisu.
2. Liiallinen jäännösausteniitti
Syyt:
Vakaa austeniitti korkeahiilisellä ja seosaineelementillä.
Riittämätön karkaisu, mikä johtaa vakaaseen austeniittiin.
Hidas jäähtyminen temperoinnin jälkeen.
Korjauskeinot:
Säilytä oikea pinnan hiilipitoisuus.
Alenna sammutuslämpötilaa tai lämmitä uudelleen sammutusta varten.
Lämpöä alhaisissa lämpötiloissa, mitä seuraa nopea jäähdytys.
Kuumenna ja sammuta uudelleen tai suorita korkean lämpötilan karkaisu, jota seuraa karkaisu.
3. Pinnan hiilenpoisto
Syyt:
Matala hiilipotentiaali kaasussa kaasun hiiletyksen myöhemmissä vaiheissa.
Hidas jäähtyminen kiinteän hiiletyksen jälkeen.
Pidentynyt ilmanjäähdytysaika hiiletyksen jälkeen.
Suojauksen puute jäähdytyksen aikana tai väärä kaasuilmakehä ilmauuneissa.
Korjauskeinot:
Täydennä hiiletystä sopivalla hiilipotentiaalilla.
Suorita ruiskutus karkaisun jälkeen.
Jätä suurempien osien hiontavara.
4. Mustan bainiittien muodostuminen sammutuksen jälkeen
Syyt: Korkea happipitoisuus hiiletysväliaineessa, mikä johtaa oksidien muodostumiseen.
Korjauskeinot:
Säädä uunin ilmakehän happipitoisuutta.
Käytä pistoshoitoa.
Paranna sammutusaineen jäähdytyskykyä.
5. Ylimääräinen ferriitti ytimessä, mikä johtaa alhaiseen kovuuteen
Syyt:
Matala sammutuslämpötila.
Riittämätön pitoaika ja jäähdytysnopeus uudelleenlämmityksen sammutuksen aikana.
Liukenemattomien ferriitin tai austeniitin hajoamistuotteiden läsnäolo ytimessä.
Korjauskeinot:
Kuumenna ja sammuta vakiomenettelyjen mukaisesti.
Lisää sammutuslämpötilaa ja pitoaikaa.
6. Riittämätön hiiletyssyvyys
Syyt:
Matala uunin lämpötila ja lyhyt säilytysaika.
Hiiletysaineiden alhainen hiilipitoisuus.
Kaasuvuoto uunissa.
Väärä suolakylvyn koostumus tai liiallinen kuormitus uunissa.
Pinnan hapettumista tai hiilen kertymistä.
Korjauskeinot:
Säädä hiiletyslämpötilaa, -aikaa ja aineen määriä tarpeen mukaan.
Tarkista ja huolla uunin kunto säännöllisesti.
Varmista, että osat ovat puhtaat ennen hiiletystä.
Täydennä hiiletystä, jos kerros on liian ohut.
7. Epätasainen hiiletyssyvyys
Syyt:
Epätasainen uunin lämpötila.
Huono ilmakehän kierto uunissa.
Pintaan kerääntynyt nokimusta.
Merkittävät lämpötilaerot kiinteissä hiiletyslaatikoissa tai epätasaiset hiililisäaineet.
Pinnalla ruoste- tai öljytahrat.
Epätasainen pinnan karheus tai osien etäisyys.
Korjauskeinot:
Puhdista osat perusteellisesti ennen hiiletystä.
Poista hiilimusta uunista.
Varmista tasaiset etäisyydet ja osien oikea kiinnitys.
Tarkista säännöllisesti lämpötilan tasaisuus ja uunin olosuhteet.
8. Matala pinnan kovuus
Syyt:
Alhainen pintahiilipitoisuus.
Korkea jäännösausteniitti.
Bainiittisten rakenteiden muodostuminen.
Korkeat sammutuslämpötilat, jotka johtavat liialliseen austeniittiin tai matalan lämpötilan sammutukseen.
Korkeat karkaisulämpötilat.
Korjauskeinot:
Lisää hiiltä, jos pitoisuus on alhainen.
Kuumenna ja sammuta, jos austeniittia on liikaa.
Kuumenna ja sammuta uudelleen, jos bainiittia on läsnä.
Noudata asianmukaisia lämpökäsittelyprosesseja.
9. Pintojen korroosio ja hapettuminen
Syyt:
Epäpuhtaudet karburointiaineissa, kuten vesi tai rikki.
Kaasuvuoto tai kontaminaatio kiinteässä hiiletyksessä.
Riittämätön suojaus korkean lämpötilan jäähdytyksen aikana.
Epätäydellinen hapettumisenesto suolakylvyissä tai suojaamaton kuumennus ilmauuneissa.
Likaiset osien pinnat.
Korjauskeinot:
Säädä hiiletysaineiden ja suolojen koostumusta.
Tarkasta säännöllisesti laitteiden tiivisteet ja puhtaus.
Puhdista osat nopeasti ja noudata prosessisääntöjä.
10. Hiilettyjen osien halkeilu
Syyt:
Hidas jäähtyminen johtaa epätasaisiin vaihemuunnoksiin.
Jäljelle jäänyt austeniitti muuttuu martensiitiksi aiheuttaen stressiä.
Liialliset jäähdytysnopeudet tai monimutkaiset osien muodot alkusammutuksen aikana.
Korkea seospitoisuus kovettumista edistävillä elementeillä.
Korjauskeinot:
Hidas jäähtyminen jälkihiiletyksen takaamiseksi täydellisen vaihemuunnoksen varmistamiseksi.
Nopeuta jäähdytysnopeuksia karkaisun jälkeen saadaksesi martensiittia ja jäännösausteniittia.
Optimoi sammutusolosuhteet ja lämpökäsittelyprosessit.
Esikoneista ylimääräinen materiaali liiallisen muodonmuutoksen välttämiseksi.
11. Vetyhaurastuminen korkeaseosteisissa teräksissä
Syyt:
Korkea vetypitoisuus uunin ilmakehässä.
Liialliset hiiletyslämpötilat, jotka edistävät vedyn diffuusiota.
Suora sammutus, joka ei salli vedyn diffundoitumista.
Korjauskeinot:
Hidas jäähdytys hiiletyksen jälkeen.
Nopea karkaisu yli 250 asteen jälkisammutus.
Lopeta hiiletys ennen kuin poistat osia uunista ja huuhtele typellä.
12. Matala hiilipitoisuus hiiletyskerroksessa
Syyt:
Pieni hiilipotentiaali uunissa, alhainen lämpötila ja riittämätön hiilen lisäys.
Hiilenmustasuoja tai liiallinen kuormitus.
Epätasainen uunin ilmapiiri ja alhainen uunin paine.
Riittämätön väli osien välillä.
Hiilenpoisto jäähdytyksen aikana.
Korjauskeinot:
Tarkista säännöllisesti uunin lämpötila ja hiilen lisäys.
Varmista uunin oikea ilmapiiri ja paine.
Estä vuodot ja ylläpitä oikea ilmavirta.
Varmista riittävä etäisyys osien välillä.
13. Liiallinen hiiletyskerroksen paksuus
Syyt:
Korkea hiiltymislämpötila ja pitkä pitoaika.
Liiallinen hiilen lisäys.
Epätarkka näytetesti.
Korjauskeinot:
Säädä prosessiparametreja liiallisen paksuuden välttämiseksi.
Jos paksuus ylittää vaatimukset, sovittelu saattaa olla tarpeen.
