Retortás kemencékben végezhető aktív védőgázas hőkezelések

Cementálás

A cementáló légkör közvetlen a kemencében kerül előállításra. Az eljárás során a cementálás bontott metanolban (CH3OH) és nitrogénben (N2) történik. A cementálást a CO végzi, amely a munkadarab felületén az alábbiak szerint adja le a diffúzióképes szenet: A folyamat szabályzása során ha szükséges propánt (C3H8) juttatunk a kemencébe dúsítás, ill. levegőt a karbonpotenciál csökkentése érdekében. A cementálás légmentesen zárt kemencében történik, amelyből a gázok ( CO, CO2, H2, N2, H2O, CH4 ) egy elégetőbe távoznak, ahol kellő légfelesleg mellett az éghető komponenseket elégnek. A szabadba távozó gázok (talajszint felett min. 6 m-en) csak vízgőzt, nitrogént és széndioxidot tartalmaznak. Az elérendő kemenceatmoszféra 20% CO + 40% H2 +40 % N2 . A cementáló légkör cementáló hatásának beállítása az un. karbonpotenciál alapján lehetséges. A karbonpotenciál mérése és szabályozása oxigénszondával vagy lambdaszondával történhet.

Gázcementálás előnye:

- Az eljárás nagyon jól szabályozható, számítógépes szabályzással az előre megtervezett karbonlefutásbiztosítható, tömegárú cementálására alkalmas, a cementálandó darabok mérete nem korlátozott.

Nitrocementálás

Nitrocementálás 750-880 oC-on történik, ahol inkább a cementáló hatás érvényesül. A nitrocementált kéreg 0,5-0,8% szenet és 0,4-3,0% nitrogént tartalmaz.A gázközegű nitrocementáláshoz a gázcementálásnál megismert gázokat használjuk, amely mellé még ammóniát is adagolunk.A 780 oC-on történő 1-3 órás nitrocementálás során 0,1-0,4 mm vastag kérget hozhatunk létre.

Karbonitridálás

Karbonitridálás 540-580 oC-on történik, ahol a nitridálás folyamata a hatékonyabb. Leginkább szerszámacélok élettartamának a növelésére alkalmazzák.Karbonitridálás részben végezhető a fenti gázkomponensek megfelelő összetételű keverékében, illetve végezhető ammónia és széndioxid 1:1 arányú keverékében is, kb. 50%-os ammónia disszociációs fok mellett.A hőntartás ideje a szokásos 570 oC-on 1-3óra.

A nitrocementálási, karbonitridálási eljárás előnyei:

- Rövid a műveleti idő, gazdaságos eljárás.
- A rideg vékony nitridált kérget vastagabb diffúziós réteg támasztja alá.
- Alacsonyabb a művelet hőmérséklete a cementálásétól.
- A nitrogén hatására csökken a Vkrit lehűtési sebesség, lassúbb hűtés (gázáramban) is elegendő a martenzitátalakuláshoz, kisebb a vetemedés.
- A nitrogén hatására a martenzit keményebb, kopásállóbb.

Nitridálás

A gázközegű nitridálás a jól zárható kemencetérbe vezetett ammóniában történik. Az ammónia 400 oC felett elbomlik.Az atomos nitrogén néhány másodperc után átalakul molekuláris nitrogénné. A bomlás során keletkezett nitrogén egy része megtapad az acél felületén és bediffundál a munkadarabba. A nitridálás mértéke függ az idő egység alatt elbomlott ammónia mennyiségétől. Ezt a disszociációs fok fejezi ki. Disszociációs fok: az időegység alatt elbomlott ammónia mennyisége a bevezetett ammóniához képest százalékban kifejezve.Az ammónia bomlása során jelentős mennyiségű hidrogén keletkezik, amely tág határok közt keveredve a levegővel robbanásveszélyes. Ezért a zárt terű kemencét a gázbeadagolás elkezdése előtt, illetve befejezésekor alaposan öblíteni kell semleges gázzal pl.: nitrogénnel.

A nitridálás előnyei:

- A nitridált kéreg keményebb mint a martenzit, lényegesen kopásállóbb.
- A nitridált kéreg keménységét, kopásállóságát mintegy 500 oC-ig megőrzi.
- Az alacsony hőmérsékletű nitridálás gyakorlatilag nem okoz a munkadarabban elhúzódást, vetemedést.
- A finomszemcsés szferoidites szövetszerkezet nitridálás után is megmarad.
- A nitridált kéreg gyengén korrózióálló.