Vědci z Technologického
Institutu v Karlsruhe (KIT) pracují na vývoji nového způsobu kalení oceli.
S pomocí methylaminu obohacují nízkolegovanou ocel uhlíkem a dusíkem.
Karbonitridace za nízkého tlaku šetří čas a spotřebu plynu. Ocel tvrzená tímto
způsobem má vlastnosti vhodné například pro použití při výrobě součástek pro
mechanicky a tepelně zatěžované nízko emisní motory. Výzkumníci
z Karlsruhe svoji metodu představili v časopise Journal of Heat
Treatment and Materials.
Spalovací motory mají stále velký
potenciál pro úsporu energie a snižování emisí. Současný trend velí používat
menší a menší motory se stejným nebo dokonce větším výkonem, než měli jejich
větší předchůdci. Motory s menším objemem válců spotřebují méně paliva
díky nižší hmotnosti, menšímu tření i teplu při výfuku.
Miniaturizace motorů však s sebou nese zvyšování náročnosti na materiály, ze
kterých se součástky vyrábí. A nezvyšuje se jen mechanická, ale i tepelná zátěž
a to hlavně u dieselových motorů. U dieselových motorů je pak při miniaturizaci
tepelná odolnost materiálu a přesnost vstřikování velmi důležitá pro zachování
efektivity.
Kalení nízkolegované oceli
Atraktivní a levnou možností je
použití tzv. nízkolegovaných ocelí, tedy druhů oceli, které ve slitině nemají
přítomny více než pět hmotnostních procent jiných kovů než železa. Taková ocel
se dá v měkkém stavu dobře obrábět a poté kalit před použitím. Výsledkem
je velmi tvrdý povrch a pevné jádro materiálu. Vědci z KIT nyní pracují na
novém způsobu kalení oceli, na tzv.
nízkotlakové karbonitridaci: při teplotách mezi 800 a 1500°C a tlaku pod 50 milibarů
se povrch oceli kalí uhlíkem a dusíkem a poté prudce ochladí.
Tento výzkumný
projekt vedený Davidem Kochem si klade za cíl popsat nízkotlakovou
karbonitridaci a přivést ji do praxe ve spolupráci s průmyslovými
partnery. Podle Kocha kombinuje karbonitridace při nízkém tlaku výhody procesů
probíhajících při nízkém tlaku s procesy karbonitridace při atmosférickém
tlaku, přičemž díky nízkému tlaku nedochází k poškození povrchu. Výhodné
je to především u složitě profilovaných součástek motorů a převodovek, kde lze dosáhnout mnohem homogennějšího a tvrdšího povrchu
Úspora času i plynu
Doposud se při procesu nízkotlaké karbonitridace
používal amoniak jako dárce dusíku a např. propan jako dárce uhlíku. Nyní vědci
s KIT zkoušejí testovat nové plyny a jejich směsi. Zatím se jim podařilo
popsat zajímavé výsledky s methylaminem a dimethylaminem. Při použití
methylaminu pak stačí u karbonitridace použít jeden plyn a stejně tak i dvou
krokový proces se zkrátí pouze na jeden.
Navíc při použití tohoto plynu má
povrch oceli větší podíl dusíku v povrchové vrstvě než při použití dvou
obohacujících plynů. Díky tomu, že se uhlík dostává do oceli současně, se navíc
výrazně zkracuje délka celého procesu. Methylamin navíc umožňuje provádět
karbonitridaci za výrazně vyšších teplot, což výsledný čas také zkracuje. Mimo
jiné pak dochází také ke snížení spotřeby plynu.
Žádné komentáře:
Okomentovat