نیتروکربوره کردن

نیتروکربوره کردن فریتی

عملیات نیتروکربوره کردن فریتی یک عملیات سختکاری سطحی با عمق نسبتا زیاد است که می‌توان آن را در کوره‌های با اتمسفر کنترل شده و یا در کوره‌های با بستر روان انجام داد. لایه سخت شده بر روی ابزار به واسطه ترکیب نیتروژن، آمونیاک و گازهای هیدروکربنی با سطح ابزار ایجاد می‌شود و سختی این لایه حداقل 70 HRC می‌باشد که بسیار مقاوم در برابر سایش خواهد بود. این عملیات در دمای نسبتا پایین 600-1200 ⁰F(316-469⁰c) اجرا می‌شود.

در صورتی که این فرایند به صورت نرمال انجام شود ضخامت لایه سخت شده 0.003-0.005 in (0.08-0.13 mm) خواهد بود. با اجرای سیکل  دو مرحله‌ای ضخامت لایه به .0010-0.015 in (0.25-0.38 mm) افزایش می‌یابد. تغییرات ابعادی برای یک سیکل نرمال تقریبا(um 0.0001-0.0002 in (2.5-5 برای هر طرف می باشد.

تمپرینگ برودتی عمیق (DCT)

در عملیات تمپرینگ برودتی عمیق یا DCT ابزارها و قالب‌ها در معرض دماهای به شدت پایین در حد 300⁰F (-184⁰C) یعنی دمای نیتروژن مایع قرار داده می‌شوند. عملیات برودتی در دماهای 120⁰F (-84⁰C) انجام می‌گیرد.

تجهیزات DCT می‌توانند یک عملیات برودتی خشک تحت کنمترل را تدارک ببینند. به عبارت دیگر این فرایند بر اساس یک جدول زمانی دقیق از پیش تعیین شده اجرا می شود. سرعت سرد کردن، نگهداری در دمای فرایند و گرم شدن قطعه کار توسط کامپیوتر کنترل می‌گردد.

مزیت اصلی این عملیات، بهبود مقاومت سایشی ابزارها است. این عملیات نه تنها بر روی سطح، بلکه در عمق قطعه کار نیز تاثیر دارد. بنابراین خواص ایجاد شده در ابزار، در اثر سنگ‌زنی و سایش سطح نیز از بین نمی‌رود. این خواص به علت تبدیل کامل آستنیت باقی مانده در فولاد به مارتنزیت و اشباع کاربایدهای ریزدانه که باعث افزایش استحکام و چقرمگی و ثبات ابعادی نیز می‌شود. طبق گزارشات تهیه شده، این عملیات سطحی باعث بهبود خواص کلی همه فولادهای ابزار سختکاری شده می‌شود (البته به جز فولادهای سخت شونده در آب) این فرایند بر روی ابزارهای کاربایدی، فولادهای ریخته‌گری شده و چدنها نیز با موفقیت اجرا شده است.

یون نشانی

یون نشانی عبارت است از وارد کردن اتمهای عناصر آلیاژی به داخل لایه سطحی قطعات فلزی. در این فرایند،؛ اتمها شتاب داده می‌شوند تا انرژی زیادی پیدا کرده و بتوانند به لایه سطحی فلز تا عمق (um (0.01-1 uin0.400-39.40 نفوذ کنند. این عمق نفوذ بستگی به انرژی اتمی دارد. بدین ترتیب یک لایه نازک آلیاژی بر روی سطح قطعه کار ایجاد می‌شود.

یون نشانی در محیط خلاء و دمایی پایین انجام می‌شود فقط در اثر تصادم اتمهای پر انرژی با اتم‌های فلز زیر ساخت، مقداری حرارت به وجود می‌آید. حداکثر دمای قطعه کار به ندرت از 400⁰F (204⁰C) فراتر می رود و این حرارت را می توان با کنترل شدت یون نشانی کاهش داد.

اتمهای آلیاژ مورد نظر به داخل سیستم یون‌ساز وارد شده و در ان جا در اثر تخلیه الکتریکی به یون تبدیل می‌شوند. اگر عنصر یون ساز به صورت گاز باشد (همانند نیتروژن) گاز پس از خلوص به سیستم یون‌ساز تغذیه می‌گردد. اگر این عنصر جامد باشد (همانند کرم) ابتدا باید به صورت بخار درآمده و سپس به یون تبدیل شود. برای شتاب دادن یونها از ولتاژ بالا استفاده می‌شود.

یون نشانی را می‌توان بر روی سطوح اغلب ابزارها و مخصوصا قالب‌های فرم اجرا نمود. نیتروژن رایج‌ترین عنصر مورد استفاده به عنوان یون می‌باشد. ابزارهای یون نشانی شده با نیتروژن دارای سطحی مقاوم در برابر سایش و با سختی بالا (80-90 HRC) است که می‌تواند خواص خود را تا دمای کاری حداکثر 600⁰F (316⁰C) حفظ نماید.

در قطعات یون نشانی شده اعوجاج حرارتی، ذوب موضعی و دیگر اثرات پس ماند که در عملیات حرارتی به وجود می‌آید، دیده نمی‌وشد. این فرایند را نمی‌توان به خوبی بر روی قطعات با فرم‌های هندسی پیچیده اجرا کرد.

یون نشانی با منبع پلاسما یا PSLL

یون نشانی با منبع پلاسما یک روش جدید است که در دمای پایین اجرا می‌شود و می‌تواند یک لایه سخت و مقاوم در برابر سایش بر روی سطوح قطعات با فرم‌های هندسی پیچیده به وجود آورد. قطعه کار در یک محفظه خلاء  قرار می‌گیرد که در آن یک جریان پلاسما حاوی ماده پوشش برقرار شده است. قطعه کار به یک منبع ولتاژ قوی پالسیی با بار منفی وصل می‌شود. در نتیجه یونها که بار مثبت دارند، به طرف سطح قطعه کار شتاب می‌گیرند و با سرعت به آن برخورد می‌کنند. نفوذ یونها به داخل لایه سطحی باعث تغییرات شیمیایی  و ریزساختاری در فولاد، متناسب با نوع یون جذب شده می‌شود.

روش Psll در واقع یک نوع پوشش کاری نیست، بلکه ترکیبی از بارورسازی فلز زیرساخت و یک لایه سطحی کامل شده می‌باشد. در واقع لایه سطحی و فولاد لز زیرساخت، واحد و یکپارچه هستند. به علاوه روش PSll یک عملیات نیست بلکه ترکیبی از چند عملیات است که همگی در دمای محیط انجام می‌شوند.