عملیات کربوره کردن فولاد

عملیات کربوره کردن فولاد یا کربن دهی فرآیندی است که در زمان نیاز به سطح سخت فولاد، با افزایش درصد کربن آن سختی آن را بالا می‌برند، عملیات کربوره کردن به دو دسته تقسیم می شود:

1- عملیاتی که منجر به ترکیب شیمیایی سطح فولاد می‌شود و به عملیات حرارتی شیمیایی معروف است.
2- عملیاتی که بدون تغییر ترکیب شیمیایی سطح باعث سخت شدن می‌شودو در واقع سخت کردن موضعی به حساب می‌آید.

انواع روش‌های کربوره کردن فولاد

موقعی که یک قطعه فولاد کم کربن (0.151%) را در مواد کربن‌دار (مثل زغال) قرار داده و در درجه حرارت بالایی نظیر 925 درجه سانتی گراد حرارت دهیم، کربن از ماده کربن‌دار به داخل سطح قطعه نفوذ می‌کند که در مدت چند ساعت سطح قطعه در حدود 1.2 % کربن به خود جذب خواهد کرد، و به این طریق می‌توان قطعه‌ای بدست آورد که مغز آن را فولاد کم کربن و سطح آن را فولاد پر کربن تشکیل داده‌است. 

اگر قطعه‌ی مزبور را سخت کنیم، در سطح قطعه مارتنزیت پر کربن تشکیل می‌شود و دارای سختی زیادی است، این در حالی است که مغزقطعه همان درصد کربن اولیه را داراست (0.15%) و از تافنس خوبی برخوردار است. 

کربوره کردن جامد

در این روش قطعه فولاد کم کربن را به همراه مواد کربوره کردن فولاد مثل زغال سنگ در داخل یک قوطی دربسته گذاشته و سپس 875 تا 925 درجه حرارت می‌دهند، که با افزایش درجه حرارت و یا زمان کربوره کردن، ضخامت لایه کربوره شده افزایش می‌یابد.

قطعه را به علت اینکه ممکن است در آن شکست ایجاد شود و یا سختی آن کاهش یابد، مستقیما کوئنچ نمی‌شود و ممکن است در هوا و یا در قوطی سمانتاسیون سرد نمایند، سپس تا درجه حرارت سخت کردن مناسب حرارت داده و در آب یا روغن کوئنچ کنند.

کربوره کردن مایع

در این روش قطعه در مذاب مخلوط‌های نمک سیانید سدیم 20 تا 50 درصد و کربنات سدیم 40 درصد با مقادیری کلرید باریم و کلرید سدیم در دمای 870 تا 950 به صورت معلق در مواد مذاب فوق به مدت 5 دقیقه کربوره می‌شود.

کربوره کردن گازی

در این روش قطعه را در 900 درجه به مدت 3 تا 4 ساعت در اتمسفری که شامل گازهایی نظیر متان (CH4) و یا پروپان کربوره می‌کنند.

مراحل کار

نمونه تهیه شده را که یک فولاد ST37 است، در ظرفی با درصدهای معینی از زغال سنگ و کربنات سدیم قرار می‌دهیم، پس از مدت چند ساعت نمونه را خارج کرده و جهت صاف شدن سطح و مشاهده آن، پولیش می‌کنیم، در این مرحله سختی آن را اندازه گیری می‌نماییم که حدود RA61 می باشد. 

در مرحله بعد قطعه را مطابق توضیحات تئوری آزمایش، مجدداً حرارت داده و پس از 10 دقیقه آن را از کوره در آورده و پولیش می‌نماییم، حال باید ساختارآن مورد بررسی قرار دهیم و سختی آن‌ را بدست ‌آوریم، طبق محاسبات انجام شده این فولاد در حدود RA83 سختی و ساختار مارتنزیتی داشت، با این تست سختی تاثیر کربوره کردن فولاد به خوبی قابل مشاهده می‌گردد.