فرآیند کربورسازی در قطعات MIM: افزایش استحکام و سختی

معرفی

به خوبی شناخته شده است که مواد آلیاژی با محتوای کربن کم برای نیتریدینگ مناسب هستند. با این حال، در فناوری MIM، مواد فولادی کم آلیاژ مانند 2200، 2700، 4140 و 4605 دارای تراکم نسبی بیش از 95 درصد هستند. سطوح آنها دارای حداقل تخلخل باقیمانده است که کم، توزیع یکنواخت و نسبتا گرد است. ریزساختار این مواد با ترکیب و وضعیت عملیات حرارتی آنها متفاوت است. این مواد پس از انجام عملیات حرارتی کربورسازی، برای کاربردهایی که نیاز به استحکام و سختی بالایی دارند، مناسب هستند. به طور کلی، قطعات MIM کم آلیاژ، پس از کربن‌سازی، سختی سطح بهبود یافته را نشان می‌دهند و چگالی بالا به‌دست‌آمده از فناوری MIM، چقرمگی خوبی را برای محصول فراهم می‌کند.

مروری بر فناوری MIM

فرآیند MIM عمدتاً شامل چهار مرحله است: اختلاط، قالب‌گیری، جداسازی و تف جوشی. در ابتدا پودر فلز و یک بایندر مخلوط می شوند تا دوغاب تزریقی تشکیل شود. سپس این دوغاب به قالب تزریق می شود تا "قطعات سبز" را تشکیل دهد که از نظر شکل و اندازه مشابه محصول نهایی هستند اما همچنان حاوی مقدار زیادی چسب هستند. فرآیند جداسازی با هدف حذف این چسباننده ها انجام می شود و ساختار متخلخلی متشکل از ذرات پودر فلز باقی می ماند. در نهایت، فرآیند تف جوشی در دماهای بالا انجام می شود، جایی که ذرات پودر فلز با هم ذوب می شوند و یک قطعه فلزی متراکم را تشکیل می دهند. فناوری MIM می تواند قطعاتی با اشکال پیچیده و چگالی بالا تولید کند، اما ریزساختار متخلخل آنها ممکن است فاقد خواص مکانیکی ایده آل بدون عملیات حرارتی مناسب باشد.

فرآیند کربورسازی

کربوریزاسیون یک فرآیند تصفیه ترموشیمیایی است که عمدتاً با هدف افزایش سختی و مقاومت در برابر سایش سطح فلز انجام می شود. در این فرآیند، اتم‌های کربن در ریزساختار سطح فلز پخش می‌شوند و یک لایه سطحی غنی از کربن با سختی بالا تشکیل می‌دهند. برای قطعات MIM، این فرآیند به دلیل ساختار اولیه و چگالی منحصر به فرد آنها در مقایسه با قطعات فلزکاری سنتی بسیار مهم است.

کربورسازی معمولاً در دماهای خاصی با استفاده از گاز، جامد یا مایع به عنوان منبع کربن اتفاق می‌افتد. در کربن‌سازی قطعات MIM، کنترل دما و زمان بسیار مهم است، زیرا درمان نامناسب می‌تواند منجر به کاهش عملکرد قطعه شود. به عنوان مثال، دمای بیش از حد کربورسازی یا مدت زمان بسیار طولانی می تواند به دلیل تجمع بیش از حد اتم های کربن در ساختار متخلخل فلز منجر به شکنندگی کاربید شود. ضخامت لایه کربوره معمولاً بین 0.5-2.5 میلی متر کنترل می شود که نیاز به کنترل دقیق فرآیند دارد.

با توجه به منحصربفرد بودن قطعات MIM، فرآیند کربوریزه شدن آنها نیازمند توجه ویژه است. ماهیت متخلخل قطعات MIM به این معنی است که سطح و ریزساختار آنها کربن را متفاوت از قطعات فلزی متراکم سنتی جذب می کند. بنابراین، هنگام کربوه کردن قطعات MIM، لازم است که محتوای کربن و عمق نفوذ را دقیقاً کنترل کنید تا از سختی سطح بالا در عین حفظ چقرمگی داخلی خوب اطمینان حاصل شود.

ویژگی ها و عوامل موثر بر لایه کربوره

تفاوت اصلی بین قطعات MIM و قطعات فلزکاری سنتی در ریزساختار و چگالی منحصر به فرد آنها نهفته است. تخلخل قطعات MIM بر فرآیند کربورسازی تأثیر می گذارد و منجر به ایجاد لایه ای نازک تر و احتمالاً یکنواخت تر می شود. این به طور قابل توجهی بر سختی سطح و مقاومت در برابر سایش تأثیر می گذارد. ضخامت

و سختی لایه کربوره با ترکیب شیمیایی قطعات (به ویژه محتوای کروم و منگنز) و همچنین دما و مدت زمان پردازش ارتباط نزدیکی دارد.

علاوه بر این، رفتار کربورسازی قطعات MIM نیز با چگالی آنها مرتبط است. چگالی کمتر ممکن است به اتم‌های کربن اجازه دهد راحت‌تر به داخل قطعات نفوذ کنند، اما خطر شکنندگی کاربید را نیز افزایش می‌دهد. بنابراین، در طول فرآیند کربورسازی، کنترل دقیق پارامترهای فرآیند برای دستیابی به خواص سطحی بهینه بدون به خطر انداختن چقرمگی داخلی قطعات بسیار مهم است.

نتیجه

در تولید مدرن، فناوری قالب‌گیری تزریقی فلز (MIM) به روشی مهم برای تولید قطعات با اشکال هندسی پیچیده تبدیل شده است. MIM مزایای متالورژی پودر و قالب‌گیری تزریق پلاستیک را ترکیب می‌کند و امکان تولید قطعات فلزی دقیق و با چگالی بالا را فراهم می‌کند که دستیابی به آن با روش‌های پردازش سنتی دشوار است. با این حال، علیرغم مزایای قابل توجه قطعات MIM از نظر شکل و دقت ابعاد، خواص سطحی آنها، به ویژه سختی و مقاومت در برابر سایش، اغلب باید از طریق فرآیندهای عملیات حرارتی بعدی بهبود یابد. کربن‌سازی به‌عنوان یک روش عملیات حرارتی مؤثر، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر خستگی را با تشکیل یک لایه غنی از کربن بر روی سطح فلز، که برای افزایش عملکرد کلی قطعات MIM بسیار مهم است، به‌طور قابل‌توجهی افزایش می‌دهد.

با کنترل دقیق فرآیند کربورسازی و عملیات حرارتی بعدی، قطعات MIM می توانند به استانداردهای عملکردی دست یابند که قابل مقایسه یا حتی برتر از قطعات فلزی فرآوری شده سنتی است.

ارسال نظر

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخشهای موردنیاز علامتگذاری شدهاند *

رفته به بالا