Термообработка по технологии TENIFER

Термообработка по технологии TENIFER

П.С.Про то, что это инструмент и затертость это антураж писать не надо. Эта позиция известна, но не поддерживается.

Затвор фрезеруется из стального блока CrNiMo – хром-никель-молибден, затем закаляется до твердости порядка 40-42 HRC и подвергается цементированию, оксидированию и азотированию по технологии Tenifer QPQ до значений 750 HV. Металлические детали – каркас, кожух-затвор, ствол и детали ударно-спускового механизма имеют покрытие Tenifer QPQ, значительно повышающее устойчивость к коррозии и истиранию. Использование таким материалов и технологий значительно повышает служебный ресурс оружия. Из пластика выполнены направляющая возвратной пружины, спусковой крючок, спусковая скоба и рычаги предохранителя, то есть детали, подверженные меньшей нагрузке.

В пистолете применены современные конструкционные материалы, которые позволяют значительно снизить массу пистолета. В пластиковой оболочке (из полиамида GF30) эргономичной формы установлена стальная вставка (рамка), по которой перемещается затвор во время стрельбы, в ней же установлен и ударно-спусковой механизм. Направляющая возвратной пружины, флажки предохранителя, спусковой крючок и спусковая скоба также сделаны из пластика. Металлические (ствол, затвор, УСМ) детали – из стали, обработаны по технологии Tenifer QPQ, которая дает оружию плавность работы, лучшую устойчивость к износу, большую долговечность и хорошую сопротивляемость оржавлению. Процесс состоит из азоцементации, оксидирующего охлаждения и комбинации полировки и оксидирования. Затвор фрезеруется из блока стали CrNiMo (хром-никель-молибден), закаляется до больших значений твердости порядка 40-42 HRC и в дальнейшем подвергнутается цементированию, оксидированию и азотированию по технологии Tenifer QPQ до значений 750 HV. Все детали пистолета изготовлены с высочайшей точностью.

Так что это должно быть космос-нано-покрытие. А в реальности через год эксплуатации вполне щадящей ( к самому пистолету вопросов нет) он выглядит как милицейский ПМ.

Странно это. у меня за полтора года, практически, ежедневного ношения, ничего не стерлось (ну если очень тщательно рассматривать то можно увидеть лишь легкую затертость на гранях, практически незаметную). Причем, по нескольку раз в день вынимаю из кобуры, что бы по офису не ходить с пистолетом, убираю в кабинете, перед выходом на улицу, кладу обратно. Одно из двух, либо брак покрытия, конкретного пистолета, либо кобура все таки не настолько качественная. У меня все кобуры: Контакт.

Перешел на глок 17, таже оружейка, тоже в кейсе штатном -нет ни намека на ржавчину, вообще.

Сдается мне, что Т 12 как раз и покрашены какой то оружейной краской из краскопульта.И затертые буквы надписи Гранд Пауэр не айс. Могли бы сделать как на штеере – красиво и навсегда.

на форуме есть (или была)рекламка баллончиков с какой-то хитрой краской, имитирующей после высыхания любое покрытие. шершавое, матовое или гладкое.
в нарезном или холодном поищите. я затаскивал в память и удалил. название не помню. запомнил лишь что очень простое в применении и крепко держится на ноже при рубке древесины. поищите, оно того стоит.

у меня мой Т10 потерся за 3 года, бывает иногда ржавеет чутка, но это легко удаляется. думал тоже покрасить, но имхо это нужно в заводских условиях делать, что бы не вытирался. рано или поздно любой стальной затвор может потереться.

Цианирование стали

Существует множество способов обработки стали, направленных на изменение ее свойств. Один из них — цианирование. Виды, технологии, принципы, особенности и применение данных работ рассмотрены далее.

Суть технологии

Цианированием называют один из видов химико-термической обработки стали. Суть данного метода состоит в насыщении металлических поверхностей азотом и углеродом в температурном диапазоне от 530 до 950°С. По технологии это напоминает совмещение азотирования и цементации.

Рассматриваемый метод используется для сталей различных типов. Так, осуществляют цианирование нержавеющей стали, легированной, высокохромистой, с различным содержанием углерода, без легирующих добавок, конструкционной, быстрорежущей.

Цель цианирования состоит в улучшении свойств металла. Так, данная технология обработки повышает твердость, предел выносливости, износостойкость материала. Принцип цианирования основан на диффузии в структуру материала углерода и азота.

Данный процесс включает две стадии:

• Сначала происходит насыщение верхнего слоя углеродом и азотом. Это продолжается 1 — 3 ч.
• Далее абсорбированные в структуру материала атомы азота могут десорбироваться (выходить через поверхность, перейдя в газовую фазу). При этом насыщение углеродом продолжается и на втором этапе.

Ход рассматриваемого процесса определяется температурным режимом. Так, в диффузионном верхнем слое при возрастании температуры сокращается содержание азота, и увеличивается количество углерода, причем непрерывно либо до конкретного момента. На последних стадиях операции концентрация азота начинает сокращаться. Вследствие этого возможна фиксация насыщения данным элементом верхнего слоя стали при различных температурах. Сокращение содержания азота и повышение концентрации углерода при возрастании температуры происходит линейно. Однако это актуально лишь для верхнего слоя материала, а в нижележащих данная закономерность не наблюдается.

Величина насыщения также значительно зависит от науглероживающих параметров среды, в которой осуществляется цианирование металла.

Кроме того, на особенности совместной диффузии воздействует количество азота, определяющее глубину распространения диффузии углерода и величину насыщения им слоя. Чрезмерное содержание азота может повлечь недостаточную скорость диффузии углерода. Это объясняется способствованием азота формированию карбонитридных образований на поверхности.

Глубина проникновения обоих элементов в сталь определяется ее микроструктурой. Однако в любом случае азот проникает на большую глубину, чем углерод.

Таким образом, результат работ определяется несколькими факторами. К ним относятся температура нагрева, концентрация азота и углерода, свойства среды и материала.

Поточный агрегат для цианирования

В результате на поверхности стали формируется двухслойное покрытие. Сверху расположен карбонитридный слой (Fe₂(C, N)) толщиной 10 — 15 мкм. Он характеризуется высокой износостойкостью и меньшей хрупкостью в сравнении с чистыми нитридами и карбидами. Нижележащий слой представлен азотистым твердым ферритом (мартенситом). Общая толщина — 0,15 — 2 мм.

Цианирование классифицируют на основе следующих особенностей:

• температурного режима;
• фазового состава среды.

На основе фазы среды цианирование классифицируют на:

Принцип называемого также нитроцементацией газового цианирования заключается в нагреве при 530 — 570°С на протяжении 1,5 — 3 ч. предмета в содержащей азот и углерод газовой смеси, включающей, например, аммиак (NH₃) и окись углерода (CO). Химическое взаимодействие названных газов приводит к формированию атомарных азота и углерода. Они создают слой, толщина которого определяется температурой и длительностью и составляет от 0,02 до 0,004 мм. Его твердость равна 900 — 1200 HV.

Технология твердого цианирования близка к твердой цементации. Отличие состоит в составе карбюризатора: для рассматриваемых работ применяют материал, содержащий цианистые соли. Твердое цианирование по производительности значительно уступает прочим видам, поэтому оно используется редко. Далее рассмотрены более подробно жидкое и газовое цианирование.

Установка для цианирования

Жидкое цианирование является наиболее распространенным способом. При этом применяют расплавленные цианистые соли, представленные NaCl, NaCN, Na₂CO₃, BaCl₂, BaCO₂ в различных концентрациях и сочетаниях.

Существует регламент, определяющий температурный режим и продолжительность работ для разных составов смесей. Он же отображает толщину получаемого в результате слоя, которая составляет 0,15 — 1,6 мм. Взаимодействие цианистых солей натрия с содой и солью приводит к их разложению с выделением атомарных азота и углерода. Основным компонентом цианистых солей является CN. Повышение его содержания приводит к возрастанию концентрации азота и углерода в диффузионном слое, но не сказывается на его толщине. Жидкое цианирование служит в качестве окончательной обработки стали.

На основе температурного режима цианирование подразделяют на низко- и высокотемпературное. Обработка металла первого типа обеспечивает большее насыщение азотом, а высокотемпературное цианирование — наоборот углеродом.

Жидкую высокотемпературную обработку, называемую также жидкостной цементацией, осуществляют путем выдерживания деталей в печах-ваннах при 840 — 950°С на протяжении 5 — 45 мин. Такой способ позволяет достичь толщины диффузионного слоя до 0,075 — 0,1 мм. Данный параметр определяется температурой и длительностью процесса. В любом случае наращивание слоя таким методом быстрее, чем при газовом цианировании. Однако данный способ весьма вредоносен, так как расплавленные цианистые соли токсичны. Поэтому необходимы особые меры безопасности при осуществлении таких работ.

Ввиду этого жидкостной высокотемпературной технологии предпочитают газовое цианирование, несмотря на меньшую скорость работ. Это компенсируется меньшей стоимостью. Его осуществляют при 830 — 950°С в муфельных печах на протяжении 1 — 2 ч. По завершении закалки и низкого отпуска твердость обработанного данным способом материала возрастает до 60 — 64 HRC (56 — 62 по другим данным).

Низкотемпературное цианирование стали среднеуглеродистого состава называют также тенифер-процессом. Он заключается в насыщении материала преимущественно азотом путем пропускания через него сухого воздуха при 540 — 600°С.

Перед низкотемпературным цианированием осуществляют термическую обработку полного цикла при 500 — 600°С.

Процесс цианирования стали

Таким образом, низкотемпературное цианирование создает слой с большим содержанием азота, а при высокотемпературном образуется покрытие преимущественно углеродного состава (концентрация углерода составляет 0,6 — 1,2%, азота — 0,2 — 0,6%).

Применение

Учитывая результаты цианирования, а именно придаваемые им свойства, данный способ обработки используют для подверженных значительным нагрузкам в процессе эксплуатации стальных деталей. К ним относят, например, шестерни и валы. Для данных предметов, а особенно их сердцевин, предъявлены повышенные требования не только к прочности, но и к вязкости. Эти характеристики и придает цианирование.

Область применения данной технологии обработки определяется ее типом. Так, низкотемпературную нитроцементацию используют для быстрорежущих сталей, цианирование — для среднеуглеродистых, быстрорежущих, высокохромистых сталей, а высокотемпературный способ — для шестерен и прочих деталей различных механизмов из простых углеродистых, легированных, средне- и низкоуглеродистых сталей. Кроме того, жидкое высокотемпературное цианирование может применяться с целью придания деталям товарного вида, так как, благодаря такой обработке, на поверхности образуется матовая текстура. Причем для этого нужно нагреть их в цианистой ванне без выдержки.

Достоинства, недостатки

При выборе способа обработки необходимо учитывать толщину изделий, так как тонкие предметы, подвергнутые цианированию, могут иметь большую хрупкость, чем обработанные по технологии обычной цементации детали. Это является недостатком рассматриваемой технологии. Кроме того, в результате такой обработки изменяются свойства не всего материала, а лишь его поверхностного слоя толщиной до 1,6 мм. Наконец, в ходе цианирования необходим постоянный контроль степени науглероживания и азотирования рабочей среды.

Основной положительной особенностью рассматриваемой технологии обработки является относительно невысокий температурный режим. Во-первых, это упрощает осуществление благодаря отсутствию необходимости охлаждения изделия по завершении. Во-вторых, повышает надежность оборудования, снижая его износ. В-третьих, не вызывает деформации обрабатываемых предметов. К тому же в подвергнутом цианированию материале содержится остаточный аустенит, способствующий улучшению многих параметров стали, а именно возрастает ударная вязкость поверхностей, стойкость к износу, прочность на изгиб, пластичность. Кроме того, цианирование повышает твердость (до 58 — 62 HRC) и контактную выносливость материала. Также подвергнутые газовому цианированию детали отличаются улучшенной прокаливаемостью благодаря повышению устойчивости аустенитной структуры стали. Так, например, низколегированную сталь после такой обработки можно закаливать в масле.

Близкие методы

Близким методом является мягкое азотирование. Его осуществляют при температуре примерно 590°С. Такую обработку используют для повышения износостойкости и предела выносливости среднеуглеродистых сталей.

Также по технологии рассматриваемая обработка близка к цементации. В сравнении с ней цианирование выгодно отличается тем, что образуемый слой обладает лучшей износостойкостью и устойчивостью к коррозии, большей твердостью, а также усталостной прочностью. Кроме того, благодаря меньшим температурному режиму и продолжительности процесса, не происходит рост зерен. Ввиду этого сразу по завершении цианирования осуществляют закалку, что придает поверхности большую твердость. Наконец, высокотемпературный процесс цианирования стали занимает меньше времени, чем цементация.

Инновационный технологический центр упрочнения материалов-концепция создания и технические решения

Глобальный рынок термообработки только в Машиностроении в России оценивается в 0,9-1 млрд. долларов США. Причем, по нашей оценке, в России практически 99% стоимости на этом рынке создают предприятия, выпускающую конечную продукцию (машины и оборудование).

В отличие от отечественной практики, опыт развитых стран показывает, что около 15% рынка термообработки занято коммерческими центрами. Эти центры оказывают услуги не только по традиционным видам ТО и ХТО (закалке, цементации и азотированию), но и по инновационным методам ХТО (типа Arcor, Tenifer, Durofer, Stanal 400 и др.) с целью получения предельных характеристик поверхностного слоя обрабатываемых деталей.

Полагая, что развитие рынка термообработки в России пойдет по тому же пути, что и в развитых странах, можно сделать прогноз, что объем рынка коммерческой термообработки в России может составлять те же 15% от объема всего рынка, т.е. достигать 140-150 млн. долларов. В настоящий момент этот рынок коммерческой термообработки практически пуст, что дает возможность его наполнения в разумные сроки.

1. Суть концепции.

Координатор проекта (например СПБЭК, Термохим) осуществляет поиск регионального партнера и инвестора, которые должны отвечать определенным требованиям. Региональному партнеру достаточно отвечать следующим требованиям:
-иметь в регионе предприятие, выпускающее любую машиностроительную продукцию, где требуется применение инновационных технологий термической и химико-термической обработки или
-иметь гарантированный пакет заказов на ХТО с первоначальным годовым объемом финансирования в размере объема инвестиций в этот проект.
-обладать свободными производственными площадями и электрическими мощностями и соответствующей инфраструктурой, или – иметь возможность взять в аренду необходимые производственные площади.

Инвестор должен осуществлять финансирование проекта и контроль финансовой деятельности ИЦУ.

2. Технико-экономические показатели проекта.

В России функционируют порядка 10 специализированных компаний, оказывающих услуги по термической и химико-термической обработке в основном традиционными методами (закалка, цементация, азотирование). Наиболее перспективно, с точки зрения коммерции, является использование инновационных технологий термической и химико–термической обработки обеспечивающих практически предельные технические характеристики поверхностного слоя. По такому пути пошла, например, компания «HEF-group» (Франция), создав мировую сеть центров на всех континентах. При численности персонала

1500 человек, годовой оборот компании составляет

180 млн. евро. В России компания «HEF-groupе» не представлена.

В Москве нами создана и функционирует в пилотном варианте компания «Инновационный центр упрочнения» (ООО «ИЦУ»).

Целью создания данного центра является:

В первую очередь оказание высококачественных услуг по термической и химико-термической обработке, а также производство оборудования и расходных материалов к различным технологиям упрочнения и разработка проектов технического перевооружения действующих производств в части, касающейся термической и химико-термической обработки.

В центре представлены самые современные технологии упрочнения: -оксикарбонитрация в расплавах солей
– жидкостное борирование
– хромонитридизация
– закалка в защитных атмосферах и расплавах солей,
– тenifer-процесс
– durofer-процесс

Услугами ООО «ИЦУ» пользуются более 200 Российских компаний и 3 компании из Казахстана.

Среди значимых клиентов выделяются:
– Русская механика -производство снегоходов, квадрациклов
– Корпорация Сплав – тепловая и атомная энергетика
– Чеховский завод Машиностроитель
– Алексинский завод Тяжпромарматура
– ШПС -производство валков для прокатных станов
– Меттойл -оборудование для нефтегазовой отрасли
– Борец
– Уралнефтемаш
– Александровский завод бурового оборудования»
– КБ Зенит
– Орсис -производство стрелкового оружия.
– Пищемаш сервис – производство пищевого оборудования
– Предприятия Роснефти –производство насосов для добычи нефти и др.

2.1 Технико- экономические показатели действующего бизнеса ООО «ИЦУ»
Занимаемые площади:
– производственные площади

350 м2
– складские помещения

100м2
– лабораторные помещения

60 м2
– офисные помещения – 50 м2
Число сотрудников – 15 чел.
Из них инженерно-технических сотрудников – 8 чел, включая 3 к.т.н.
Подведенная мощность – 600 КВт
Выручка компании с 2010 г по 2017 г. выросли более чем в 2 раза и за 2017 г. составила 46 млн. руб., а прибыль – 14 млн.

Рис 1. Экономические показатели ООО «ИЦУ»

2.2 Экономические показатели типового регионального инновационного центра упрочнения.

Анализ рынка термообработки, проведенный нами, и мировой опыт функционирования сети коммерческих центров термообработки, созданных компанией HEF-groupе (Франция) показывает, что наиболее рациональным является создание центра с одной-двумя базовыми технологиями, не имеющими аналогов и приводящими к максимальному коммерческому успеху. Далее, по мере развития бизнеса, можно расширить комплекс услуг по термической и химико-термической обработке.

За базовые технологии целесообразно выбрать оксикарбонитрацию (западный аналог-технологии Tenifer и Arcor), которая может использоваться для упрочнения деталей машин и механизмов любых отраслей (от пищевой промышленности до космической техники) взамен традиционной технологии азотирования и, частично, гальванического хромирования, а также технологию жидкостного борирования, в том числе и в сочетании с цементацией, которая является по сути единственной из диффузионных методов упрочнения, направленную на повышение абразивной износостойкости.

Для типового центра нами спроектирована комплексная линия химико-термической обработки модульного типа, которая позволяет проводить операции оксикарбонитрации и борирования (при необходимости в сочетании с цементацией и закалкой для придания повышенных свойств подслою и сердцевины.

Схема комплексной линии термической и химико-термической обработки в расплавах солей.

Требования к помещению
– площадь цеха

300 м2
– лаборатория

40 м2
– установленная мощность

500 Квт
– высота потолков ?5 м
– наличие кран-балки грузоподъемностью

1т
– подвод воды ?100м3 /сутки
– канализация –общецеховая.

Помещение цеха должно быть обеспечено общей системой приточно-вытяжной вентиляцией. Поверхность пола в цехе должна быть износостойкой, пожаробезопасной, не скользкой, легко поддаваться влажной уборке.

Для минимизации финансовых рисков инвестора, до принятия решения о создании регионального центра упрочнения, региональному партнеру необходимо проработать портфель заказов в данном регионе.

Причем мировой и наш опыт показывает, что целесообразность открытия центра в конкретном регионе должна соответствовать выработанному критерию, а именно, выручка первого года функционирования центра должна быть не меньше капитальных затрат, вложенных в проект.

Первоначальные капитальные вложения в проект составят:
– комплексная линия химико-термической обработки –КЛХТО 3,5х3,5х800.10 -26 млн. руб.
– оборудование для контроля химического состава ванны карбонитрации и характеристик упрочненного слоя

3,5 млн.руб.
– затраты по вводу в эксплуатацию оборудования (подвод электрических мощностей, изготовление системы вентиляции, обустройство приямков для оборудования, лаборатории и др.

2 млн.руб.
– разовые затраты на расходные материалы- 2,0 млн. руб.
– непредвиденные расходы

0,5 млн. руб.
Итого – 34,0 млн.руб.

Доходная часть проекта формируется за счет оказания услуг по оксикарбонитрации, борированию и, частично, по цементации с закалкой. В соответствии с критерием целесообразности ежемесячная выручка регионального центра должна составлять не менее 2,8 млн.руб/месяц. При сложившейся цене услуг на рынке по химико-термической обработке (

400 руб.кг), объем услуг должен быть не менее 7 т/месяц. При таком подходе точка безубыточности центра достигается на первом году функционирования центра.

Текущие затраты складываются из постоянных, переменных расходов (в зависимости от объемов производства) и амортизационных отчислений.

Постоянные текущие затраты включают следующие показатели:
– зарплата персонала
– накладные расходы
– аренда помещений

Переменные текущие затраты включают следующие показатели:
– затраты на расходные материалы
– коммунальные платежи
– премии персоналу

При работе центра в 2 смены требуется следующий персонал и фонд оплаты труда (с налогами):
– Директор 110000 руб.
– бухгалтер – 80000 руб.
– рабочий – 4 чел. х70000 -280000 руб.
– мастер -80000 руб.

Итого ежемесячный фонд оплаты труда составит 550000 руб.
Накладные расходы в месяц составляют

306000 руб.
Аренда помещений в среднем по регионам составляет 300 руб.м2/месяц. При потребности 480м2 , расходы на аренду составят -144000 руб.
Таким образом постоянные текущие затраты в месяц составят около 1,0 млн руб.

Переменные текущие затраты зависят от объема производства и для обработки 7 т деталей/месяц составят:
– затраты на расходные материалы (соли)

250000 руб.
– коммунальные платежи -150000 руб.
– премии персоналу -100000 руб.

Итого переменные текущие затраты в первый год функционирования центра составят

Амортизационные отчисления составляют

20% в год от затрат на оборудование, что составит -500000 руб/месяц.

Итого с учетом амортизационных отчислений в первый год функционирования предприятия текущие затраты центра ориентировочно составят

2,0 млн.руб/месяц и, соответственно, 24 млн.руб/год.

При прогнозировании 20% роста объема производства в течение 5 лет количество обрабатываемых деталей удвоится –до 14 т/месяц.

Расходная часть при этом увеличится не более чем на 30% (за счет большего потребления расходных материалов, электроэнергии, повышенных коммунальных платежей) и составит

2,6 млн руб/месяц.

Доходная часть проекта будет формироваться за счет оказания услуг по оксикарбонитрации, борировании и цементации с закалкой.

При планируемом объеме выполнения услуг по химико- термической обработке равным 7 т/месяц, выручка должна составлять 2,8 млн. руб, (33,6 млн. руб/год).

Годовая расчетная прибыль при таких показателях выручки и текущих затратах до вычетов налогов составит

Точка безубыточности работы центра достигается при обработке

5 т деталей в месяц.

Таким образом, в случае успешной реализации бизнес-плана срок окупаемости проекта составит не более 4 лет. Это оптимистичный сценарий сделан при прогнозе 20% роста в течение 5 лет. При пессимистическом сценарии (3-5% рост выручки в год)

Срок окупаемости может составить 7-8 лет.

Рис 2. Прибыльность проекта «региональный инновационный центр упрочнения».

Карбонитрация в расплаве солей. Широко применяемая в мировой практике и незаслуженно забытая у нас…

Могиленец М. В., технический директор,
ООО «Новые технологии упрочнения «КАРБАЗ»

Экологически чистая технология низкотемпературного поверхностного упрочнения деталей в расплаве солей — карбонитрация — изобретенная в 1970-е годы в стенах МВТУ им. Н. Э. Баумана, сегодня широко распространена во всем мире, но незаслуженно забыта в нашей стране. При этом преимущества, предоставляемые ею, трудно переоценить: она позволяет существенно повысить эксплуатационные характеристики изделий, а в определенных случаях и сэкономить — благодаря использованию недорогих марок сплавов на основе железа.

Salt bath ferritic nitrocarburizing или liquid nitrocarburizing, аналоги описываемой в этой статье «жидкостной» карбонитрации, широко известны во всем мире благодаря брендам: ARCOR, TENIFER, TUFFTRIDE, MELONITE, QPQ, DYNA-BLUE, BLACKNITRIDE и др.

Используемый нами термин «карбонитрация» был предложен разработчиками процесса. Задача, связанная с разработкой технологически приемлемой жидкой среды для низкотемпературного упрочнения металлических изделий, была решена в 1970-е годы в МГТУ им. Н. Э. Баумана, и именно тогда была предложена экологически безвредная технология, названная «карбонитрация». К сожалению, по неизвестным для нас причинам, данная технология не получила такого широкого промышленного применения на территории бывшего Союза, в том числе и в Украине, как это наблюдается за рубежом. Поэтому сегодня наша компания «Новые технологии упрочнения «KARBAZ» ставит перед собой цель довести до потребителей неоспоримые преимущества этого метода.

Общим для указанных выше процессов химико-термической обработки является то, что они выполняются в расплаве солей цианатов и карбонатов щелочных металлов, а также используются для повышения износостойкости, усталостной прочности, коррозионной стойкости (табл. 1). Данная технология поверхностного упрочнения изначально разрабатывалась как альтернатива газовому азотированию, но поскольку данный процесс предполагает одновременное насыщение как азотом, так и углеродом, то в поверхностном слое металла образуются карбонитридные фазы, которые являются более пластичными и не имеют такой хрупкости, как чисто нитридные, получаемые при газовом азотировании.

Таблица 1. Основные параметры процесса карбонитрации

Исследования и практика применения показали, что карбонитрация во многих случаях является более выгодной альтернативой не только газовому азотированию, но и таким процессам, как поверхностная закалка токами высокой частоты, ионное азотирование в неоднородной плазме тлеющего разряда, цементация, цианирование, нитроцементация, гальваническое хромирование («твердый хром»), фосфатирование и др.

Учитывая все преимущества и благодаря своей простоте и эффективности, метод жидкостной карбонитрации (liquid nitrocarburizing) по достоинству оценен и применяется во всех промышленно развитых странах Европы (Германия, Франция, Великобритания и др.), Америки (США, Канада) и Азии (Япония, Китай, Индия и др.). Об этом говорится во многих печатных изданиях и на страницах Wikipedia, это подтверждает поисковый запрос по данной теме в любом из популярных поисковиков Интернета. Множество компаний из указанных выше стран активно применяют для собственных нужд и оказывают услуги поверхностного упрочнения различных изделий методом «liquid nitrocarburizing». Область применения данной технологии без преувеличения огромна — от с/х машиностроения до аэрокосмической промышленности (табл. 2).

Таблица 2. Преимущества технологии

Сообществом автомобильных инженеров (Society of Automotive Engineers, SAE), специализирующемся на разработке технической документации для производства, обслуживания и управления транспортных средств, использующихся на земле, в море, воздухе или космосе, еще в 1978 г. разработана спецификация: SAE AMS (Aerospace Material Specifications) 2753 «Liquid Salt Bath Ferritic Nitrocarburizing Non-Cyanide Bath». Данный нормативный документ регламентирует технические требования к упрочненному поверхностному слою, получаемому методом низкотемпературной жидкостной карбонитрации, в соляных безцианидных ваннах.

Технологическая схема процесса карбонитрации с последующим оксидированием

Структура карбонитрированного слоя

В процессе карбонитрации на поверхности сталей формируется упрочненный слой, состоящий из нескольких зон. Верхний слой представляет собой ε-карбонитрид типа Fe3 (N, C) — зона соединений (Compound layer), т. н. «белый слой», под которым находится диффузионная зона (Diffusion layer), т. н. «гетерофазный слой», состоящий из твердого раствора углерода и азота в железе с включениями карбонитридных фаз, твердость которой значительно выше твердости сердцевины.

Типовая микроструктура стали после карбонитрации

Схема образования упрочненного слоя в расплаве солей

Сталь 3. Карбонитрация 580 °С, 3 часа. Глубина слоя – 0,2 мм

Ниже приведены результаты проведенных компанией DURFERRITE (Германия) коррозионных испытаний упрочненного слоя, полученного методом TENIFER-QPQ, в сравнении с другими способами поверхностной обработки.

Зависимость износа образца из Cтали 20 от пути трения со смазкой. Путь трения км х 100

Сравнение износостойкости образца из стали 40Х после карбонитрации (1) и газового азотирования в среде аммиака (2)

Коррозионные испытания (CASS) в соответствии с немецким стандартом DIN 50021 стали SAE 1045

На указанных примерах наглядно видны преимущества карбонитрированного слоя по сравнению с традиционными, наиболее часто применяемыми у нас процессами поверхностной обработки: цементацией, азотированием, хромированием. Кроме того, следует отметить, что при хромировании снижается усталостная прочность при циклическом изгибе основного материала. По сравнению с этим, при карбонитрировании всегда увеличивается усталостная прочность. После карбонитрации с последующим оксидированием повышение усталостной прочности составляет более 50%, в то время как после твердого хромирования усталостная прочность, наоборот, снижается на 20%.

Всё вышесказанное предопределило массовое распространение технологии жидкостного карбонитрирования за рубежом. Какова же ситуация в нашей стране?

Таблица 3. Результат теста на коррозионную устойчивость стали С45 (3% NaCl, 0.1% H₂O₂)

НАШИ РАБОТЫ:

Наш опыт работы как с крупными, так и малыми предприятиями по всей Украине показывает, что, к сожалению, в большинстве случаев при изготовлении тех или иных деталей следуют указаниям устаревшей конструкторской документации времен СССР, где присутствуют традиционные требования по поверхностному упрочнению (азотирование, цементация, ТВЧ, хромирование), воспринимаемые специалистами как догма, отход в сторону от которой дается очень нелегко. Во вновь разрабатываемую документацию с постоянным упорством разработчики переносят всё те же требования, игнорируя мировые тенденции в данной области. Это происходит всего лишь потому, что специалисты с ними просто не знакомы.

За годы популяризации данной технологии среди машиностроителей Украины мы с уверенностью можем сказать, что достигли неплохих результатов и смогли показать и доказать эффективность жидкостного карбонитрирования во всех отраслях.

На сегодня нашими постоянными заказчиками являются более 100 предприятий машиностроительного комплекса, в том числе те, которые производят или ремонтируют насосы, компрессорную технику, запорную арматуру, железнодорожную технику; изготавливают запчасти для авиационной техники, оборудование и инструмент для производства штампов и пресс-форм и другие.

Сегодня уже ремонтные подразделения предприятий многих отраслей промышленности и сельского хозяйства все чаще проявляют интерес к пропагандируемой нами технологии, позволяющей в разы повысить работоспособность и долговечность деталей, а, следовательно, качество и конкурентоспособность продукции в целом. Наше предприятие имеет опыт карбонитрации широчайшей гаммы деталей: колец, втулок, рабочих колес насосов, корпусов, зубчатых колес, валов-шестерен, фланцев, звездочек, пробок и седел шаровых кранов, пальцев, шнеков, червяков, шпинделей, штоков, задвижек, валов, коленчатых валов, торсионов, пресс-форм, режущего и штампового инструмента из углеродистых, легированных и высоколегированных нержавеющих сталей, а также различных марок чугуна.

В последнее время большой интерес к предлагаемой нами технологии проявляют предприятия оборонного комплекса. Что не удивительно, т. к. зарубежные компании Glock Ges. m.b.H., Smith & Wesson, Springfield Armory, Inc., Heckler & Koch, Caracal International L. L.C, Grandpower давно применяют технологию Salt bath ferritic nitrocarburizing для обработки стволов и других частей стрелкового оружия.

О реализованных проектах

Наша компания ООО «Новые технологии упрочнения «KARBAZ» более 7 лет оказывает украинским предприятиям услуги поверхностного упрочнения деталей машин и инструмента методом карбонитрации. Сотрудничаем мы и с международными компаниями. Одна из них — датско-украинское предприятие DANICO. Часть изготавливаемых данной компанией деталей подвергается поверхностному упрочнению на нашем предприятии, после чего поставляется в Европу. По оценкам европейских потребителей, изделия по качеству не уступают изготовленным у них. Это позволяет нам со страниц данного журнала с полной уверенностью в результате призвать отечественных производителей воспользоваться выгодами инновационной технологии поверхностного упрочнения.

Наши преимущества

• Скорость выполнения работ. Наше оборудование работает 24 часа в сутки 7 дней в неделю. Вам не нужно ждать, пока сформируется садка или обеспечивать своим заказом полную загрузку печи. Мы понимаем, что такое «нужно вчера», поэтому всегда готовы работать «с колес».
• Оперативный контроль качества упрочненного слоя деталей.В нашем распоряжении аттестованное оборудование для измерения твердости и глубины упрочненного слоя.
• Квалифицированный персонал со спе­циализацией металловедения. Мы понимаем все тонкости термической и химико-термической обработки и разрабатываем все необходимые техпроцессы для получения максимально качественных изделий по требованию наших клиентов.
• Упрочнение всех известных марок сталей и чугунов. Это позволяет подобрать более дешевый материал — использовать низколегированную сталь или заменить нержавеющую сталь на рядовую — и с помощью карбонитрации обеспечить высокую работоспособность и стойкость, характерные для более дорогостоящих материалов.
• Для нас нет мелких заказов. Обрабатываем детали от нескольких грамм до двух тонн.
• Предлагаем минимальные цены. Формируем цены в зависимости от общей массы деталей, направляемых на упрочнение.

Наши возможности

На нашей производственной площадке расположены две линии карбонитрации:

• линия для карбонитрации деталей типа «Кольцо» (Л001) — позволяет производить весь цикл обработки деталей типа: кольцо, зубчатый венец, фланец, рабочее колесо и прочих осесимметричных деталей диаметром до 940 мм, высотой до 500 мм (до 950 мм по технологии «с переворотом»);
• линия для карбонитрации деталей типа «Вал» (Л002) — позволяет производить обработку деталей типа: вал, шток и т. п. диаметром до 440 мм, длиной до 2300 мм (до 4500 мм по технологии «с переворотом»).

Технология позволяет также выполнять локальное упрочнение с частичным погружением детали в расплав.

Пропускная способность участка: до 4 тонн/сутки. Вес обрабатываемых деталей: до 2 тонн. Срок выполнения работ: 1–2 рабочих дня.

ООО «Новые технологии упрочнения «KARBAZ»