Carbonitrurarea de temperatură joasă în medii gazoase

O structura similara celei obtinuta in urma carbonitrurarii de temperature joasa in topituri de saruri se poate obtine lucrand in acelasi interval de temperatura (sub temperatura eutectoida in sistemul Fe-N) in medii gazoase. Ca medii gazoase se utilizeaza amestecuri de ammoniac care furnizeaza azotul si gaz natural, endogaz, exogaz, sau hidrocarburi lichide care furnizeaza carbonul, in proportii diferite.

Avantajele utilizarii mediilor gazoase in comparatie cu mediile lichide sunt in principal urmatoarele:

a. posibilitati mai usoare de reglare a potentialilor de carbon si azot si deci asigurarea unor straturi carbonitrurate cu compozitie fizica si grosime controlate, prin modificarea proportiei gazelor active sau pprin diluarea acestora cu gaze neuter: N2, Ar, etc.;

b. desi duratele de incalzire pentru aceeasi adancime de strat sunt mai mari, consumul de energie este mai redus nefiind necesare consumuri suplimentare de energie pentru incalzirea, topirea si mentinerea constanta a temperaturii topituri;

c. utilizarea mediilor de carbonitrurare gazoase in locul mediilor lichide inlatura pericolul de intoxicare cu cianuri.

d. Rezultatele carbonitrurarii privind in special compactitatea stratului sint superioare carbonitrurarii de temperature joasa in topituri de saruri.

Dintre dezavantajele procesului de carbonitrurare gazoase de temperature joasa se pot aminti;

a. la temperature cuprinse intre 550-580 C, amestecurile gzoase utilizate in vederea carbonitrurari sint explosive in contact cu aerul;

b. aplicarea acestui procedeu necesita investitii mai mari datorita utilajelor de incalzire care trebuie sa fie foarte etanse. Acest din urma dezavantaj se pare ca a constituit frana principala in extinderea acestiu procedeu.

Carbonitrurarea de tenperatura joasa in amestecuri de amoniac si hidrocarburi gazoase se face la temperature de 550…570 C in amestecuri care contin 30 amoniac si 70 gaz narural, sau 50 amoniac si 50 propan. Ca indicator al activitatii mediului de carbonitrurare se allege marimea.

unde: pNH este presiunea partiala a amoniacului nedisociat, care este la radul ei determinate de disociere al amoniacului;

pΣH2 -presiunea partiala a hidrogenului rezultat din disocierea amoniacului si a hidrocarburi utilizate.

Aceasta marime caracterizeaza de fapt activitatea azotului si pentru a obtine rezultate corespunzatoare din punc de vedere al structurii, densitatii si chiar grosimii stratului trebuie sa aiba valoarea K =8,7.

Cinetica cresterii stratului depinde de parametrii termici si temporali ai procesului si de compozitia chimica a otelului.Astfel la 560° C dupa 8h se obtine un strat de 0,35…0,40mm la otelurile OLC45, 40Cr10 si 0,20… 0,25mm la otelul 38MoCrAl09. Cresterea duratei de carbonitrurare peste 10 ore conduce la formarea straturilor poroase.

Procedeul anaizat poate inlocui cu success in anumite situatii nitrurarea. Astfel, prin carbonitrurare 8 ore la 560°C in amestec de 70% gaz natural si 30% amoniac otelurile OLC45, 40Cr10 si 38MoCrAl09 au avut o rezistenta la uzura comparabila cu nitrurarea acelorasi otelur in amoniac timp de 36 ore.

Carbonitrurarea de temperetura joasa in amestecuri de amoniac si endogaz procedeele Nitemper, Nicotrier a capatat in ultimii ani o mai mare raspandire.Procesul se desfasoara la temperature de 560…580°C timp de 0,5…5 ore in amestecuri gazoase, care contin 50% endogaz cu punct de roua la generator 0 si 50% amoniac.Potentialulde carbon al atmosferei nu se controleaza, controlindu-se numai gradul de disociere al amoniacului, care trebuie sa fie cuprins intre 30 si 60%. Dupa cementarea, piesele au o suprafata luceoasa; nu au loc depuneri de negru de fum, datorita faptului ca amoniacul deplaseaza echilibrul reactiilor care pot forma grafit;

prin reactia gazului de apa

catre valori mai mari ale presiunulor partiale ale CH4 si CO.

Carbonitrurarea de temperatuta joasa in amestecuri de amoniac si exogaz (procedeul Nitroc) utilizeaza ca medii de cementare amoniac si exogaz nepurificat, in proportie ½, Exogazul este un gaz care nu explodeaza in contact cu aerul la temperature de lucru 560…580°C si este format in principal din circa 90% N2 si 10% CO2. Bioxidul de cabon, desi este un gaz oxidant in echilibru cu amoniacul prin deplasarea echilibrului reactiei gazului de apa catre formarea oxidului de carbon produce carburare conform reactiilor;