Na czym polega nawęglanie?

Nawęglanie jest zabiegiem cieplnym, który polega na dyfuzyjnym nasyceniu węglem powierzchni obrabianego w wyniku tego zabiegu materiału. Procesowi nawęglania poddaje się stale o niskiej zawartości węgla w celu zwiększenia ich twardości oraz odporności na ścieranie. Nawęglanie stanowi jeden z najważniejszych zabiegów obróbki cieplno-chemicznej metali.

Po co wykonuje się nawęglanie?                    

Głównym celem, w jakim wykonuje się nawęglanie, jest uzyskanie metali o twardej i odpornej na ścieranie wierzchniej warstwie przy jednoczesnym zachowaniu miękkich i plastycznych głębszych warstw obrabianych metali. Taka budowa uzyskanego materiału zapewnia mu wysoką odporność na uderzenia udarowe. Właściwości tego typu w metalach są niezwykle pożądane np. w budowie kół zębatych, osi oraz innych części wykorzystywanych do konstrukcji narzędzi i maszyn górniczych. Nawęglanie jest także stosowane przy obróbce elementów łańcuchowych. Wykonuje się je najczęściej z niskowęglanowej blachy, a następnie poddaje się właśnie nawęglaniu, a później także hartowaniu i odprężaniu. Jak nietrudno się domyślić, do nawęglania potrzebne są wysoce specjalistyczne urządzania, które produkują takie przedsiębiorstwa jak np. zajmujący się maszynami górniczymi Patentus. Takie firmy często oferują także samą usługę nawęglania i obróbki cieplnej. W procesie nawęglania stosowane są najwyższej jakości stale węglowe oraz ich stopowe odpowiedniki, które posiadają zawartość węgla do ok. 0,25%. Stale stopowe wykorzystywane w procesie nawęglania najczęściej zawierają w swoim składzie chrom, który zapobiega ich przegrzaniu oraz zwiększa wytrzymałość rdzenia. Dodatki stopowe innych metali przyczyniają się także do ułatwienia procesu hartowania stali np. w oleju oraz pozwalają na zachowanie odpowiedniej twardości warstwy powierzchniowej obrabianego metalu.

Metody nawęglania

Nawęglanie proszkowe polega na umieszczeniu przedmiotu w specjalnej skrzyni wypełnionej sproszkowanym węglem drzewnym, który często miesza się dodatkowo ze środkami przyspieszającymi proces nawęglania. Należą do nich m.in. węglan baru oraz węglan sodu. Temperatura przeprowadzania procesu nawęglania proszkowego jest bardzo wysoka i waha się między 900 a 950 stopniami Celsjusza. Po zakończeniu nawęglania, obrobiony przedmiot dodatkowo poddaje się procesowi powierzchniowego hartowania. Drugą metodą nawęglania jest nawęglanie gazowe. W celu jego wykonania przedmiot umieszczany jest w atmosferze gazowej (np. w gazie ziemnym) i podaje się go działaniu temperatury od 850 do 950 stopni Celsjusza. W procesie nawęglania gazowego uczestniczy także stała cyrkulacja gazu w piecach muflowych. Nawęglanie gazowe jest trudniejsze w wykonaniu niż proszkowe, ale jest także dokładniejsze i szybsze. Trzecią metodą nawęglania jest nawęglanie w ośrodkach ciekłych. Towarzyszy mu temperatura ok. 850 stopni Celsjusza, a rolę nawęglacza pełni tu mieszanka soli z dodatkiem karborundu.