در دورة كارآموزي در شركت سايپا واحد آزمايشگاه متالوژي علاوه بر كارهاي عملي و تجربي انجام شده در اين بخش ، براي هر كار آموز يك پروژه تحقيقاتي كه مرتبط با كاربرد متالوژي در صنعت خودروسازي مي باشد تعريف شد ، تا كارآموز در كنار كارهاي عملي با انجام كارهاي تحقيقاتي نيز آشنا شود.
پروژه اينجانب سخت كاري سطحي روشهاي آن ، بويژه نيتراسيون پلاسمايي و كاربرد آن در صنعت خودرو مي باشد كه با راهنمايي و مساعدت دكتر سلماني انجام گرفت .
سخت كاري سطحي ( موضعي ) فولاد
دو روش كاملاً متفاوت براي سختكاري سطحي يعني فرآيندي كه در آن سطح قطعات سخت شده و در مقابل سايش مقاوم باشند ولي در عين حال مغز آنها همچنان نرم و چقرمه باقي بماند وجود دارد . يكي اينكه فولادي را انتخاب كنيم كه كربن كافي داشته و با گرم و سرد كردن سخت شود . در اين فولاد ما مي توان قسمتهاي مورد نياز را با گرم و سرد كردن سريع سخت كنيم . دوم اينكه فولادي را انتخاب كنيم كه ذاتاً قادر نيست تا حد بالايي سخت شود . ولي با تغيير دادن تركيبات شيميايي لايه سطحي مي توان لايه مذبور را سخت كرد .
دسته بندي روشهاي سخت كاري سطحي :
روشهاي سخت كاري سطحي از نقطه نظر عملي به چهار گروه عمده شامل :
1 ـ كربن دهي ( كربو رايزينگ )
2 ـ كربن و ازت دهي ( كربو نيترايدينگ )
3 ـ ازت دهي ( نيترايدينگ )
4 ـ ازت دهي و كربن دهي ( نيتروكربورايزينگ )
تقسيم مي شوند .
سمانتاسيون با كربن دهي سطحي فولادها :
براي تعداد زيادي از محصولات صنعتي ، نظير چرخ دهنده ها . خار پيستون ، محورهاي انتقال و امثال اينها ، لازم است كه سطح قطعه سخت بوده و در عين حال قسمت مركزي آن ، چكش خواري خود را حفظ كرده و مقاومت به ضربه بالايي داشته باشد ، تا بتواند در مقابل نيروهاي ديناميك مقاومت نمايد . براي اين منظور سطح قطعه را با كربن سمانته مي كنند .
هدف از سمانتاسيون اشباع سطح قطعه فولادي از كربن مي باشد .
براي سمانتاسيون مي توان از سه نوع سمان استفاده كرد . به عبارت ديگر در سمان يا محيط كربن ده ، مي توان قطعات را به سه روش مختلف مورد سمانتاسيون با كربن قرار داد :
1 ـ سمانتاسيون با عناصر جامد كربن ده .
2 ـ سمانتاسيون گازي ( يا كربن دهي گازي )
3 ـ سمانتاسيون مايع .
هدف از سمانتاسيون به دست آوردن يك سطح سخت و مقاومت در برابر فرسايش مي باشد كه با پر كردن سطح قطعه تا حدود 0.8 الي 1.1 درصد و سپس آب دادن آن حاصل مي شود . اين عمل نيز حد خستگي را بالا مي برد .
سمانتاسيون ، عموماً بر روي فولادهاي كم كربن ، يا فولادهايي با 18/0 ـ 1/0 درصد انجام مي گيرد . براي قطعات بزرگ مي توان فولادهايي با كربن كمي بيشتر
( 0.2 – 0.3 درصد ) به كار برد. فولادهايي كه عمق نفوذ آب گيري در آنها كم است ، براي سمانتاسيون مناسب است . زيرا با سمانتاسيون اين فولاد ها ، قشرهاي مجاور زير قشر سطحي و نيز قسمت مركزي قطعه ، از كربن محيط سمانتاسيون اشباع نشده و چكش خواري خود را ، بعد از آب دادن سطح قطعه ، حفظ مي كنند . در موارد متعددي لازم است كه فقط قسمتهاي معيني از يك قطعه سمانته شود. در اين صورت بخشهايي را كه نبايد سمانته شوند را مي توان از يك رسوب الكتروليتيك مسي ( به ضخامت 04/0 تا 03/0 ) و يا لفافهاي مخصوص پوشانيد .
اين لفانها معمولاً از مخلوطي از تالك با رس سفيد ( كائولن ) كه كاملاً نرم شده و با شيشه محلول ( چسب شيشه يا سيليكات سديم ) خمير گرديده است ، تشكيل شده اند . چون در هنگام سمانتاسيون اين خميرها به راحتي ترك برمي دارند ، لذا نمي توانند كاملاً در مقابل نفوذ كربن مؤثر باشند . روش مطمئن پوشش دادن با الكتروليت مس است .
عمق نفوذ كربن يا ضخامت قشر سمانته ، طبق تعريف ، فاصله از سطح سمانته تا صفحه‌اي است كه سختي آن به 550 ويكرز برسد . ( استاندارد SIS 11700 8 ) .
غلظت كربن در قشر سطحي فولادهاي كربني بايد به حدود 0.8 الي 1.1 درصد برسد .
اگر درصد كربن در قشر سطحي ، از مقدار فوق تجاوز نمايد . سمانتيت آزاد و درشت در سطح تشكيل شده و كيفيت سطح فولاد را پايين مي آورد .
در فولادهاي كربني عملاً تشكيل كربور، در فاز آستنيت در اثر ديفوزيون ، غير ممكن است در حالي كه در مورد فولادهاي حاوي عناصر آلياژي نظير V,MO,Mn,CN .
بر عكس ، در موقع سمانتاسيون تشكيل قشر دو فازه آستنيت + كربور ، به وفور ديده مي شود در اين حالت ، كربورهاي رسوب يافته عموماً يك شكل كروي دارند .
سمانتاسيون فولادهايكه كرم ، موليبدن با منگنز در خود دارند ، مي تواند غلظت كربن در سطح تا حدود 2 ـ 8/1 درصد برساند .
در جدول زير نوع و تركيب شيميايي چند نوع فولاد مورد مصرف براي سمانتاسيون آمده است :