Karbonitrasyon | Demsa Isıl İşlem

KarbonitarasyonPDF · indirmek için tıklayın

Karbon (C), metalin daha güçlü bir yapıya sahip olmasını sağlayan en önemli elementlerden birisidir. Bir metalin özellikle de çeliğin karbon ile güçlendirilmesi ve bu sırada Azot(N) atomları ile daha sert bir yapı ortaya koyulması işlemi karbonitrasyon olarak bilinir. Bu işlem diğer bir isimle karbonitrürleme şeklinde de adlandırılırken, bir ısıl işlem türü olarak düşük karbonlu çeliği güçlü bir yapıya kavuşturmak için tercih edilir.

Karbonitrasyon işleminin ana esasları; CO (karbon monoksit) ve N(azot) açısından zengin bir hava koşulu elde edilmesi sayesinde kullanılan metalin yüzeyinde azot ve karbonun bir difüzyon oluşturmasını sağlamaktır. Bu difüzyon ile birlikte yüzeyi kaplayan karbon ve azot atomları çeliği çekirdeğine göre daha sert ve aşınmaya karşı daha dirençli bir dış tabaka ile koruma altına alır. Bu işlem sırasında akla karbürizasyon gelebilse de karbürizasyona(sementasyon) ek olarak sadece karbon değil azot atomları da kullanılması ile yüzey sertliği elde edilir.

DEMSA bünyesinde verdiğimiz karbonitrasyon prosesi işlemlerinde de yine karbürizasyona ek olarak amonyak gazı kullanılır ve 820-950⁰C aralığında çelik yapıda hızlı bir soğutma ve temperleme ile çekirdek sertliği korunur. Kontiniu tipli ısıl işlem bantlarımızda otomatik kontrollü bir şekilde gerçekleştirilen bu proseste gaz atmosferi de kontrol edilerek en iyi sonucun elde edilmesi üzerinde durulmaktadır.

Karbonitrasyon Nedir?

Karbonitrasyon ısıl işlemi, çelik malzemenin üst bölgesinde karbon ve azot atomları ile aynı anda difüzyon oluşturularak ve ardından su verilmesi ile sertleştirme gerçekleştirilen bir ısıl işlemdir.

Uygulanan bu ısıl işlemin temel hedefi, malzemenin aşınmaya karşı daha dirençli bir hale gelmesini ve daha geç yorulabilecek bir şekilde iç kısımda tok bir yapı ile kullanılabilmesini sağlamaktır. Çünkü bu sayede işlem sert ve derin sertlik ortaya koyan ve yüzeyde ise daha aşınmaz bir çelik malzeme kullanımı imkanı sağlamaktadır.

Genellikle karbon oranı düşük otomat çelikler( 10 S 20 (1.0721), 35 S 20 (1.0726) veya 60 S 20 (1.0728)) ya da alaşım bulunmayan çeliklerde tercih edilen bu işlem, yüzeydeki sertliği artırmak için uygulanmaktadır. Örnek olarak bir otomotiv parçasında dış yüzey sertliğini arttırmak için bu işlem tercih edilirken; endüstriyel anlamda karbon ile birlikte azotun sağladığı sertlik sürtünme, ısı, darbe, yoğun kullanım ve zaman gibi faktörlerin çelikteki oluşturabileceği aşınmayı engelleyebilmektedir.

Karbonitrasyon Hangi Parçalara Uygulanır?

İşlem genellikle işlemesi kolay olan ve düşük maliyetli ve yine düşük karbonlu çelik malzemeler üzerinde tercih edilirken; genellikle de bağlantı ekipmanları başta olmak üzere bazen inşaat sektörü malzemeleri, bazen otomotiv sanayi malzemeleri ya da beyaz eşya sanayisi için farklı ekipman ve malzemelerde kullanılabilmektedir.

DEMSA bünyesinde de işlem gerçekleştirdiğimiz temel malzemeler arasında çelik sınıfları açısından bakıldığında çoğu zaman düşük ve orta karbon çelikler üzerinde tercih edilen bu işlem, çekirdeğe esnek ve tok bir yapı ve yüzeye ise aşınmaz bir sertlik kazandırır. Genellikle düşük karbonlu çelik açısından bakıldığında %0,05 ile %0,3 karbon içerikli çelikler karbonitrasyon açısından çok uygun malzemelerdir. Çünkü karbon ve azotu doğru şekilde yüksek bir kapasite ile emebilen bu malzemelerde çok iyi bir sert yüzey yapısı elde edilir. Bir üst düzeyde orta karbonlu yani %0,3 ile %0,6 arasındaki karbon içerikli çeliklerde yüzey açısından daha sert bir yapı ve çekirdek mukavemeti için uygulama yapılabilir.

Krom ya da nikel gibi alaşımlara sahip C10 ve SAE 1020 gibi çelik malzemelerde çeliğin karbon emme becerisini ve mekanik niteliklerini iyileştirmek açısından ve yine çelik döküm malzemelerinde alaşım türüne bağlı yüzey sertliğini arttırmak açısından da seçilebilen bu işlem büyük bir avantaj sağlar. Genellikle de kullanım alanı ve sektörler açısından bakıldığında aşağıda bahsedilebilecek noktalarda çok sık uygulandığı ifade edilebilir.

Otomotiv sanayinde debriyaj veya fren sistemleri
Beyaz eşya ve makine sanayinde dişliler, akslar, bağlantı ekipmanları ve rulmanlar
Yedek parça sanayinde bağlantı ekipmanları, kalıplar ve dişliler
Bağlantı ekipmanlarında cıvata, somun ve pim gibi parçalar
Yüzey dayanımı gerektiren yapı malzemeleri
Otomatik ve savunma sanayinde zincir ve miller

Karbonitrasyon ve Karbürizasyon Arasındaki Farklar

Karbürizasyon(sementasyon) ve karbonitrasyon her iki ısıl işlem türü olarak, çelik malzemede yüzey sertliğini oluşturabilmek açısından uygulanan kimyasal yapılı işlemlerdir. Fakat temel fark olarak iki işlem arasında yüzeye emredilen malzemede bir element farklılığı ve çalışma sıcaklığı farkı bulunduğu ifade edilebilir.

Karbonitrasyon ile karbürizasyon arasındaki fark değişen noktalar ile özellikle aşağıdaki tablo sayesinde de ifade edilebilir.

Kriter	Karbonitrasyon	Karbürizasyon
Difüzyon elementleri	Karbon ve azot bir arada difüze edilir.	Sadece karbon emisyonu yapılır.
Sıcaklık aralığı	İşlem 820-950⁰C arasında yürütülür.	820 ile 900⁰C arasında uygulanır.
Uygun malzemeler	Genellikle düşük ve orta karbonlu ya da alaşımsız veya düşük alaşımlı otomat çelikleri	Düşük karbon içerikli ve %0,1 ile %0,2 arası çelikler
Sertleşme düzeyi	Çok ince bir kabuk kalınlığı oluşturulur.	Derinlemesine sert bir kabuk tabakası oluşturulur.
Elde edilen sonuçlar	Aşınma direnci yükselirken, yorulmaya karşı yüksek bir dayanıklılık elde edilir.	Çelikte aşınma direncinin artışı ile birlikte iç tokluk yükselir.

İki işlem türü termokimyasal yapıları ile birlikte çeliğin çekirdek yapısını esnek ve yumuşak şekilde koruyarak, tokluğunu yükseltirken; çeliğin dış yüzeyinde bir aşınma direnci sağlar. Teknik anlamda her biri malzeme türüne, malzemenin kullanım alanına ve taleplere göre DEMSA proseslerinde uygulanabilen ve en üst düzeyde kalite ile sonuç elde edilebilen ısın işlem çeşitleridir.

Karbonitrasyon İşleminin Avantajları

Karbon çeliğin güçlenmesini ve dayanıklılığını arttıran bir bileşen olarak azot ile birleştiğinde yüzeyde daha derin bir sertlik, daha fazla dayanıklılık ve daha fazla direnç elde edilmesini sağlar. Bu yapı ile birlikte karbonitrasyon işlemi çelik malzemede aşağıda sayılabilecek birçok önemli avantajın elde edilmesine yardımcı olur.

Öncelikle karbonitrürleme malzemenin aşınma direncini çok yüksek oranda arttırmaktadır.
Yüksek sıcaklık açısından yapılacak işlemlerde karbürizasyona göre daha avantajlı bir yapısı yer alır.
Düşük ve orta karbonlu çelikler ile düşük alaşımlı çeliklerde yüzey sertliğini çok uygun bir orana yükseltir.
Karbürizasyon işlemine göre yüzey sertliğini daha yüksek düzeye ve derin bir yapıya ulaştırır.
Çeliğin yorgunluk ömrünü çok daha yüksek bir orana yükseltir.
Elde edilen aşınma direnci çok yüksek bir hale gelir.

DEMSA Isıl İşlem’de Karbonitrasyon Süreci

DEMSA bünyesinde sunduğumuz karbonitrasyon prosesi, modifiye edilmiş yapısı ile karbürizasyona ek olarak atmosfere eklenen amonyak gazı ile gerçekleştirilir. Sıcaklığın 820-950⁰C arasında ulaştığı bu işlemde kimyasal bileşimin değişime uğradığı çelikte ani bir soğutma ve sonrasında temperleme ile öncelikle çekirdeğin sert ve güçlü yapısı korunur ve yüzeyde ise termokimyasal olarak bir aşınma direnci elde edilir.

Tesisimiz bünyesindeki 500, 750 veya 1000 kg/saat kapasiteli Kontiniu sürekli sistem ısıl işlem hatlarında PLC kontrollü şekilde yürütülebilen bu işlem aralığında öncelikle karbon açısından zengin bir yüzey elde edilebilmesi için işlem atmosferi hazırlanır. Atmosfer içerisinde %0,5-0,8 CO(karbon monoksit) yer alırken, içeriğe %0,2-0,4 aralığında 2NH3(amonyak) dahil edilir. Bu sayede atmosfer içerisinde 2NH3 bileşiği N2 ve 3H2 şeklinde ayrışırken, gaz formunda karbon monoksit ve amonyak yer alır.

Atmosferdeki gaz yoğunluğu sabit bir sıcaklığa sahip olan ortamda devam ederken ani soğutma sayesinde çekirdekteki martenzit ve beynit sert yapı ortaya çıkarılır. Bu sırada özel bir ısıl işlem yağının kullanımı ile malzemede distorsiyon(yapısal bozulma) düşürülerek temperleme işlemine geçilir ve bu sayede soğutmanın ortaya çıkardığı sert yapı dayanıklılık ve süneklik kazanır.

Prosesimiz bünyesinde bu işlem gerçekleştirilirken yüksek bir kalite kontrol standardı uygulamak için Toplam Kalite Yönetimi ilkeleri çerçevesinde yüksek bir özen ile yine IATF:16949 ve ISO 9001:2015 Kalite Yönetim Sistemi kullanılarak titiz bir uygulama gerçekleştirilir. Detaylı kalite kontrol ekipmanları ile müşteri odaklı ve izlenebilir üretim işleyişte hata payının en düşük olduğu yapı ile sonuca ulaşırken, sektörel ya da standartlara bağlı şekilde müşteri talebi ile belirlenebilen bir hizmet yapısı sağlanır.

Proseste karbür tabakası derinliği ve yüzey sertlik oranları müşteri koşullarına veya sektörlere göre belirlenirken; derinlik yine sıcaklık, çeliğin türü, atmosfer miktarı ve zamana göre ortaya çıkar. Ayrıca karbonitrasyon uygulamasında prosesimiz 0,50 mm derinliğe ulaşana kadar sertleştirme oluşturabilecek bir yapıya sahiptir.

Karbonitrasyon Teklifini Hemen Değerlendirebilirsiniz

DEMSA ISIL İŞLEM bünyemizde sizden alınan numune, teknik çizim, teknik şartname ve istediğiniz tüm koşullara göre yürütülen mühendislik ekip çalışmaları ile oluşturulacak bir özel teklif talebinde bulunabilirsiniz. Tüm ayrıntıları ile birlikte ekonomik bir yapıda size sunulacak hizmetlerimizde çözüm odaklı bir anlayış ile karbonitrasyon hizmeti için alacağınız teklifi değerlendirerek, yıllar boyunca sürdürülecek güvenilir ve nitelikli bir hizmete ulaşma şansını elde edebilirsiniz.

Sıkça Sorulan Sorular

Karbonitrasyon nedir?

Karbonitrürleme olarak da ifade edilen bu işlem; çelik yüzey üzerinde sertleştirme yapıldıktan sonra yine sert bir yüzey tabakası elde edilerek daha fazla aşınma direnci ve yüzey sertliği oluşturmak için azot ve karbonun aynı atmosferde kullanıldığı termokimyasal bir hizmettir.

Karbonitrasyon hangi çeliklerde uygulanır?

İşlem genellikle düşük veya orta karbonlu çelikler ile alaşımsız veya yine düşük alaşımlı çeliklerde tercih edilir.

Karbonitrasyon, karbürizasyondan farklı mıdır?

Karbonitrasyon işleminde karbürizasyon işlemine göre temel bir farklılık olarak, daha yüksek sıcaklık ve karbon ile birlikte atmosferde amonyak kullanımı ile daha yüksek bir yüzey aşama direnci elde edilir.