Czym jest nawęglanie stali i dlaczego nawęgla się części do zwolnic?

Ulepszenie twardości

Nawęglanie stali jest zabiegiem cieplnym, który opiera się na zmianie powierzchniowej warstwy obrabianego materiału. Temu procesowi poddaje się stale niskowęglowe (do 0,25% zawartości węgla). Zawartość węgla w miejscu nawęglania podwyższa się do 1–1,3%, a głębokość nawęglania najczęściej oscyluje pomiędzy 0,5 do 2 mm. Dyfuzyjne nawęglanie części do zwolnic zmienia ich parametry techniczne – przede wszystkim zwiększa twardość. Dzięki temu zabiegowi zwiększa się wytrzymałość elementu przy jednoczesnym zachowaniu odpowiedniej miękkości jego rdzenia. Elementy stalowe poddane nawęglaniu stają się odporne na ścieranie, a co za tym idzie, idealnie spełniają swoje funkcje w układach mechanicznych.

Istnieją dwa etapy procesu nawęglania: absorpcja (pochłanianie węgla w postaci atomowej przez powierzchnię stali) i przenikanie węgla w głąb materiału.

Nawęglanie stali – metody

• w proszkach: element umieszcza się w skrzynce ze sproszkowanym węglem drzewnym oraz środkami przyśpieszającymi nawęglanie, np. węglan baru, węglan sodu. Takie nawęglanie wykonuje się w temperaturze ok. 900–950 °C. Nawęgloną część najczęściej hartuje się powierzchniowo.
• gazowe: element umieszcza się zazwyczaj w atmosferze gazu ziemnego lub innego gazu powstałego w wyniku rozkładu produktów naftowych. Proces ten prowadzi się w temp. 850–950 °C. Musi zostać utrzymana stała cyrkulacja gazu w specjalnych piecach muflowych. Nawęglanie gazowe jest bardziej skomplikowane, ponieważ wymaga odpowiednich instalacji. Jest również bardziej dokładne i o wiele szybsze.
• w ośrodkach ciekłych: przeprowadza się w temp. około 850 °C. Substancja nawęglającą jest mieszanka soli z dodatkiem karborundu SiC.
• w złożach fluidalnych: element zanurza się w złożu fluidalnym. Tworzą je cząsteczki tlenku glinu lub piasku unoszone przez gorący gaz nasycający przepływający od dołu przez złoże.
• próżniowe: wykonuje się w obniżonym ciśnieniu w atmosferze metanu lub innych gazów. Dobra absorpcja i niskie zużycie gazu to plusy tej metody.
• jonizacyjne: opiera się na nagrzewaniu w piecu próżniowym w atmosferze węglowodorowej. Po przyłożeniu napięcia wytwarza się plazma, a następnie jony węgla, które bombardują powierzchnię metalu.

Obecnie po zabiegu nawęglania wykonuje się dalszą obróbkę cieplną. A mianowicie hartowanie do temperatury właściwej dla rdzenia, hartowanie do temperatury właściwej dla powierzchni i niskie odpuszczanie. Niezrobienie tego uznaje się jako błąd technologiczny.

Żródła tekstu:
https://pl.wikipedia. org/wiki/Naw%C4%99glanie
https://steeltrans. com.pl/blog/hartowanie-i-naweglanie-stali/
https://hartownia. net/naweglanie-stali/