Proces nawęglania stali

Nawęglanie stali to proces, mający na celu utwardzenie wierzchniej warstwy metalu, przy jednoczesnym zachowaniu plastyczności jego wewnętrznych warstw. Dzięki temu, materiał zyskuje odporność na ścieranie i uszkodzenia mechaniczne, w wyniku uderzeń. Z nawęglanej stali wytwarza się głównie elementy maszyn, takie jak koła zębate, osie i części łańcuchowe. Nawęglaniu poddawane są najczęściej stopy stali, z domieszką pierwiastków, które zapobiegają przegrzewaniu się stali w czasie tego procesu.

Popularne metody nawęglania stali

stal 16hg do cięciaIstnieje sześć metod nawęglania. Pierwsza z nich, to nawęglanie proszkowe. Polega ono na umieszczeniu przedmiotu do nawęglania w specjalnej skrzyni zawierającej mieszankę sproszkowanego węgla drzewnego i węglanu baru oraz węglanu sodu, które przyspieszają cały proces. Przeprowadza się je w temperaturze około 900 stopni Celsjusza. Drugą metodą jest nawęglanie gazowe, które przeprowadzane jest w piecu muflowym. Nawęglanie za pomocą gazu jest szybsze i bardziej dokładne, niż proszkowe, wymaga ono jednak specjalistycznego sprzętu. Kolejna metoda, to nawęglanie w ośrodkach ciekłych, czyli w mieszance soli i węglika krzemu. W przypadku tej metody, proces przeprowadza się w temperaturze 850 stopni. Nawęglanie w złożach fluidalnych przebiega podobnie, jak w ośrodkach ciekłych, ale tutaj składnikiem czynnym jest tlenek glinu, nasycany gazem. Nawęglanie próżniowe jest przeprowadzane w atmosferze metanu, przy obniżonym ciśnieniu. Pozwala to na użycie mniejszej ilości gazu, niż na przykład przy metodzie nawęglania gazowego. Ostatnią z najpopularniejszych metod jest nawęglanie jonizacyjne. Zachodzi ono w temperaturze 900 stopni, w piecu próżniowym, gdzie z węglowodoru wytwarzane są jony węgla, które osadzają się na powierzchni stali. Najczęściej wykorzystywana w procesach nawęglania jest stal 16hg do cięcia, którą można spawać. Można ją także poddać obróbce plastycznej, poprzez kucie lub walcowanie. Stosuje się ją do wytwarzania małych elementów, o wymiarach poniżej 30 mm, na przykład kół zębatych, tulei, ślimaków, wałków rozrządu i sworzni. Po obróbce staje się twarda, ale zachowuje dużą wytrzymałość rdzenia.

Podobnym procesem do nawęglania jest azotowanie. Stal poddana azotowaniu również zyskuje odporność na uszkodzenia mechaniczne i ścieranie, a także dodatkowo na korozję. Azotowanie jednak zajmuje więcej czasu, proces może trwać od 10 do nawet 100 godzin. Można też połączyć obie te techniki i przeprowadzić węgloazotowanie, które trwa krócej niż nawęglanie, ale jest bardziej kosztowne.