Hemijska termička obrada čeličnih odlivaka

Hemijska termička obrada čeličnih odlivaka se odnosi na stavljanje odlivaka u aktivni medij na određenoj temperaturi radi očuvanja toplote, tako da jedan ili više hemijskih elemenata može prodreti u površinu. Hemijska termička obrada može promijeniti hemijski sastav, metalografsku strukturu i mehanička svojstva površine odljevka. Obično korišteni procesi hemijske termičke obrade uključuju karburizaciju, nitriranje, karbonitriranje, boronizaciju i metalizaciju. Prilikom hemijske termičke obrade odlivaka treba sveobuhvatno razmotriti oblik, veličinu, stanje površine i površinsku toplotnu obradu odlivaka.

 

1. Karburizacija

Karburizacija se odnosi na zagrijavanje i izolaciju odljevka u mediju za naugljičenje, a zatim infiltriranje atoma ugljika na površinu. Glavna svrha karburizacije je povećanje sadržaja ugljika na površini odljevka, uz stvaranje određenog gradijenta sadržaja ugljika u odljevku. Sadržaj ugljika u čelika za naugljičenje je općenito 0,1%-0,25% kako bi se osiguralo da jezgro odljevka ima dovoljnu žilavost i čvrstoću.

Površinska tvrdoća karburiziranog sloja je općenito 56HRC-63HRC. Metalografska struktura karburiziranog sloja je fini igličasti martenzit + mala količina zadržanog austenita i ravnomjerno raspoređenih granuliranih karbida. Mrežni karbidi nisu dozvoljeni, a zapreminski udio zadržanog austenita uglavnom ne prelazi 15%-20%.

Tvrdoća jezgra odljevka nakon karburizacije je općenito 30HRC-45HRC. Metalografska struktura jezgra bi trebala biti martenzit s niskim udjelom ugljika ili niži bainit. Nije dozvoljeno imati masivni ili taloženi ferit duž granice zrna.

U stvarnoj proizvodnji, postoje tri uobičajene metode karburizacije: čvrsto naugljičenje, tečno naugljičenje i plinsko naugljičenje.

2. Nitriranje

Nitriranje se odnosi na proces toplinske obrade koji infiltrira atome dušika na površinu odljevka. Nitriranje se generalno izvodi ispod Ac1 temperature, a njegova glavna svrha je da poboljša tvrdoću, otpornost na habanje, čvrstoću na zamor, otpornost na zaglavljivanje i otpornost na atmosfersku koroziju površine livenja. Nitriranje čeličnih odlivaka se uglavnom izvodi na 480°C-580°C. Odljevci koji sadrže aluminij, krom, titan, molibden i volfram, kao što su niskolegirani čelik, nehrđajući čelik i alatni čelik za vruće kalupe, pogodni su za nitriranje.

Kako bi se osiguralo da jezgro odljevka ima potrebna mehanička svojstva i metalografsku strukturu, te da bi se smanjila deformacija nakon nitriranja, potrebna je prethodna obrada prije nitriranja. Za konstrukcijski čelik, prije nitriranja je potrebna obrada kaljenjem i temperiranjem kako bi se dobila ujednačena i fino kaljena struktura sorbita; za odljevke koji se lako izobličuju tokom tretmana nitriranjem, također je potreban tretman žarenjem za ublažavanje naprezanja nakon kaljenja i temperiranja; za nehrđajući čelik i čelične odljevke otporne na toplinu općenito se mogu kaliti i temperirati radi poboljšanja strukture i čvrstoće; za austenitni nehrđajući čelik može se koristiti toplinska obrada otopinom.