کربن دهی (کربوره کردن) چیست؟ + انواع روش ها

می خواهید بدانید فرآیند کربن دهی (کربوره کردن) چیست؟ و انواع روش ها برای انجام این کار را بشناسید؟ امروزه برای سخت تر کردن فولاد و افزایش دادن مقاومت سطح قطعه از این روش استفاده می کنند. این فرآیند کمی پیچیده بوده اما از نظر اقتصادی کاملا به صرفه است و به خوبی می تواند مقاومت فولاد را افزایش دهد. در این مطلب کاربردی از پرمیوم باند با ما همراه باشید.

فرآیند کربن دهی (کربوره کردن) چیست؟

برای آن که بدانید فرآیند کربن دهی ( کربوره کردن) چیست و انواع روش ها برای انجام این کار را بشناسید، باید بدانید که این روش یک فرآیند بسیار مدرن و امروزی است. در این فرآیند از جذب کربن برای افزایش مقاومت سطح فولاد استفاده می کنند. با این کار مقدار کربن موجود در فولاد افزایش پیدا کرده و در نتیجه استحکام آن بالاتر می رود. برای این کار قطعات مختلف را تا دمای ۸۵۰ تا ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد گرما داده و برای انجام این فرآیند آماده می کنند. در حالت کلی این کار شامل مراحل مختلفی می شود که عبارتند از:

1. در گام اول قطعه مورد نظر در یک محیط متراکم کربن گرم می شود.
2. کربن بر روی سطح قطعه قرار گرفته و سخت می شود.
3. قطعه فولادی را از کوره خارج کرده و پس از سرد شدن مقاومت آن به شدت افزایش پیدا می کند.
4. در گذشته این فرایند با استفاده از یک محیط جامد متراکم کربن انجام می گرفت اما امروزه با پیشرفت علم و فناوری این کار می تواند در محیط های کربنی مایع و یا حتی گاز نیز انجام گیرد.

انواع روش های کربن دهی

برای انجام این فرآیند از روش های مختلفی استفاده می کنند که مهم ترین آن ها به شرح زیر می باشند.

• کربن دهی گازی

یکی از محبوب ترین روش های کربن دهی، همین روش است که امروزه بسیار مورد استقبال قرار گرفته است. این روش نتیجه بسیار یکنواختی داشته و به شکل بسیار موثری به افزایش استحکام فولاد کمک می کند. در این روش فولاد را در کوره ای پر از فضای غنی از کربن گرم می کنند که این فضا از گاز های مختلفی پر شده است. یکی از مهم ترین گاز های موجود در این فضا هیدروکربن هایی مانند متان، پروپان و استیلن شیمیایی بوده و دیگری گاز نیتروژن و یا هیدروژن است.

دما در این فضا تا حدود ۹۵۰ درجه سانتی گراد بالا رفته و در این شرایط اتم های کربن و هیدروژن از هم جدا می شوند. در این صورت اتم های کربن توسط قطعه جذب شده که این کار بین ۲ تا ۳۶ ساعت به طول می انجامد. در نهایت نیز قطعه به سرعت خنک شده و فرآیند کربن دهی در این روش به اتمام می رسد.

• کربن دهی خلاء یا فشار کم

یکی دیگر از روش ها برای انجام این کار روش فشار کم است. در این شیوه قطعه در این محفظه خلا کم فشار قرار می گیرد که هیچ گونه اکسیژنی ندارد. این کار در دما های بالا انجام شده و به دلیل نبود اکسیژن هیچ گونه خطر خوردگی وجود ندارد. اتمسفری که در این روش مورد استفاده قرار می گیرد، باید کاملا قابل کنترل و قابل تکرار باشد.

• کربن دهی مایع

در این روش دما تا ۹۰۰ درجه سانتی گراد افزایش یافته و قطعه در یک حمام مایع قرار داده می شود. در این فضا معمولا مخلوطی از کربنات سدیم، کاربید سیلیکون و کلرید سدیم قرار داده می شود و نمک های سیانید نیز در این فضا به کار گرفته می شود. این نمک ها حاوی مقدار مناسبی نیتروژن هستند که به بیش تر شدن چقرمگی سطح کمک کرده و از اکسیداسیون قطعه جلوگیری می کنند.

کربن دهی جامد از دیگر روش های کربن دهی

یکی دیگر از روش ها، فرآیند کربن دهی جامد است. در این روش، قطعه را درون ظرفی بسته بندی کرده تا دمای ۹۰۰ درجه سانتی گراد حرارت می دهند. ظرفی که در این روش مورد استفاده قرار می گیرد معمولا از جنس فولاد کربن دار بوده که با نیکل، آلومینیوم و یا آهن پوشش داده می شود.

این ظرف در یک محیط کربنات کننده شامل کک، کربنات سدیم و یا کربنات زغال سنگ باریم قرار می گیرد و فرآیند کربن دهی آغاز می شود. در اثر حرارت دیدن ظرف، مونواکسید کربن جدا شده و به کربن و دی اکسید کربن تجزیه می شود. کربن بر روی سطح قطعه قرار گرفته و از این طریق فرآیند استحکام دهی به قطعه فولادی انجام می گیرد. این روش نسبت به تمام روش های قبلی بسیار ساده تر بوده و انجام آن کاملا مقرون به صرفه و اقتصادی است.

مزایای استفاده از فرآیند کربن دهی

حال که متوجه شدید فرآیند کربن دهی (کربوره کردن) چیست خوب است که با مزیت های استفاده از این روش نیز بیش تر آشنا شویم. مهم ترین مزایای انجام این کار عبارتند از:

1. این روش سخت کردن فولاد بسیار مقرون به صرفه است و همین امر سبب شده است تا نسبت به سایر روش ها بیش تر مورد استقبال قرار بگیرد. این روش سطح فولاد را به شدت مقاوم کرده و سبب می شود تا قطعه مورد نظر بتواند نیروی بیش تری را بدون فرسودگی تحمل کند.
2. این فرایند یک لایه بیرونی محافظ بر روی سطح قطعه ایجاد کرده و از بروز خوردگی جلوگیری می کند.
3. با این کار یک قطعه با پوسته سخت و هسته نرم تولید می شود. در نتیجه قطعه انعطاف پذیری مناسبی داشته و در صنایع مختلف و برای تولید وسایل و تجهیزات متفاوت مورد استفاده قرار می گیرد.

کلام آخر

روش کربن دهی در حقیقت ایجاد یک لایه محافظ کربنی بر روی قطعه است که به افزایش استحکام و مقاومت آن کمک می کند. برای انجام این کار از روش های مختلفی مانند کربن دهی جامد، کربن دهی مایع، کربن دهی خلاء و همچنین کربن دهی گازی استفاده می کنند.

سوالات متداول

1. نام دیگر فرآیند کربن دهی چیست؟
   این روش را با نام کربوره کردن و یا سمانتاسیون نیز می شناسند.
2. فرآيند کربن دهی بیش تر بر روی چه قطعاتی انجام می گیرد؟
   این روش بیش تر بر روی قطعاتی مانند چرخ دنده های انتقال نیرو و گیربکس، شفت دنده ها، شفت هزار خاری، غلطک های کوچک و همچنین کرانول و پینیون انجام می گیرد.
3. روش کربونیتروره کردن با روش کربن دهی چه تفاوتی دارد؟
   این روش مشابه روش کربن دهی بوده و فقط همراه با کربن عنصر نیتروژن در قطعه نفوذ می کند.