ازمایشگاه متالورژی شركت سایپا

پروژه اینجانب سخت كاری سطحی روشهای آن ، بویژه نیتراسیون پلاسمایی و كاربرد آن در صنعت خودرو می باشد كه با راهنمایی و مساعدت دكتر سلمانی انجام گرفت .

سخت كاری سطحی ( موضعی ) فولاد

دو روش كاملاً متفاوت برای سختكاری سطحی یعنی فرآیندی كه در آن سطح قطعات سخت شده و در مقابل سایش مقاوم باشند ولی در عین حال مغز آنها همچنان نرم و چقرمه باقی بماند وجود دارد . یكی اینكه فولادی را انتخاب كنیم كه كربن كافی داشته و با گرم و سرد كردن سخت شود . در این فولاد ما می توان قسمتهای مورد نیاز را با گرم و سرد كردن سریع سخت كنیم . دوم اینكه فولادی را انتخاب كنیم كه ذاتاً قادر نیست تا حد بالایی سخت شود . ولی با تغییر دادن تركیبات شیمیایی لایه سطحی می توان لایه مذبور را سخت كرد .

دسته بندی روشهای سخت كاری سطحی :

روشهای سخت كاری سطحی از نقطه نظر عملی به چهار گروه عمده شامل :

1 ـ كربن دهی ( كربو رایزینگ )

2 ـ كربن و ازت دهی ( كربو نیترایدینگ )

3 ـ ازت دهی ( نیترایدینگ )

4 ـ ازت دهی و كربن دهی ( نیتروكربورایزینگ )

تقسیم می شوند .

سمانتاسیون با كربن دهی سطحی فولادها :

برای تعداد زیادی از محصولات صنعتی ، نظیر چرخ دهنده ها . خار پیستون ، محورهای انتقال و امثال اینها ، لازم است كه سطح قطعه سخت بوده و در عین حال قسمت مركزی آن ، چكش خواری خود را حفظ كرده و مقاومت به ضربه بالایی داشته باشد ، تا بتواند در مقابل نیروهای دینامیك مقاومت نماید . برای این منظور سطح قطعه را با كربن سمانته می كنند .

هدف از سمانتاسیون اشباع سطح قطعه فولادی از كربن می باشد .

برای سمانتاسیون می توان از سه نوع سمان استفاده كرد . به عبارت دیگر در سمان یا محیط كربن ده ، می توان قطعات را به سه روش مختلف مورد سمانتاسیون با كربن قرار داد :

1 ـ سمانتاسیون با عناصر جامد كربن ده .

2 ـ سمانتاسیون گازی ( یا كربن دهی گازی )

3 ـ سمانتاسیون مایع .

هدف از سمانتاسیون به دست آوردن یك سطح سخت و مقاومت در برابر فرسایش می باشد كه با پر كردن سطح قطعه تا حدود 0.8 الی 1.1 درصد و سپس آب دادن آن حاصل می شود . این عمل نیز حد خستگی را بالا می برد .

سمانتاسیون ، عموماً بر روی فولادهای كم كربن ، یا فولادهایی با 18/0 ـ 1/0 درصد انجام می گیرد . برای قطعات بزرگ می توان فولادهایی با كربن كمی بیشتر
( 0.2 – 0.3  درصد ) به كار برد. فولادهایی كه عمق نفوذ آب گیری در آنها كم است ، برای سمانتاسیون مناسب است . زیرا با سمانتاسیون این فولاد ها ، قشرهای مجاور زیر قشر سطحی و نیز قسمت مركزی قطعه ، از كربن محیط سمانتاسیون اشباع نشده و چكش خواری خود را ، بعد از آب دادن سطح قطعه ، حفظ می كنند . در موارد متعددی لازم است كه فقط قسمتهای معینی از یك قطعه سمانته شود. در این صورت بخشهایی را كه نباید سمانته شوند را می توان از یك رسوب الكترولیتیك مسی ( به ضخامت 04/0 تا 03/0 ) و یا لفافهای مخصوص پوشانید .

این لفانها معمولاً از مخلوطی از  تالك با رس سفید ( كائولن ) كه كاملاً نرم شده و با شیشه محلول ( چسب شیشه یا سیلیكات سدیم ) خمیر گردیده است ، تشكیل شده اند . چون در هنگام سمانتاسیون این خمیرها به راحتی ترك برمی دارند ، لذا نمی توانند كاملاً در مقابل نفوذ كربن مؤثر باشند . روش مطمئن پوشش دادن با الكترولیت مس است .

عمق نفوذ كربن یا ضخامت قشر سمانته ، طبق تعریف ، فاصله از سطح سمانته تا صفحه‌ای است كه سختی آن به 550 ویكرز برسد . ( استاندارد SIS 11700 8 ) .

غلظت كربن در قشر سطحی فولادهای كربنی باید به حدود 0.8 الی 1.1  درصد برسد .

اگر درصد كربن در قشر سطحی ، از مقدار فوق تجاوز نماید . سمانتیت آزاد و درشت در سطح تشكیل شده و كیفیت سطح فولاد را پایین می آورد .

در فولادهای كربنی عملاً تشكیل كربور، در فاز آستنیت در اثر دیفوزیون ، غیر ممكن است در حالی كه در مورد فولادهای حاوی عناصر آلیاژی نظیر V,MO,Mn,CN .

بر عكس ، در موقع سمانتاسیون تشكیل قشر دو فازه آستنیت + كربور ، به وفور دیده می شود در این حالت ، كربورهای رسوب یافته عموماً یك شكل كروی دارند .

سمانتاسیون فولادهایكه كرم ، مولیبدن با منگنز در خود دارند ، می تواند غلظت كربن در سطح تا حدود 2 ـ 8/1 درصد برساند .

در جدول زیر نوع و تركیب شیمیایی چند نوع فولاد مورد مصرف برای سمانتاسیون آمده است :