Felületkeményítés

Felületkeményítés olyan hőkezelési vagy felületképző eljárás, amelynek célja, hogy a polírozott vagy hegesztett alkatrész felülete kiemelkedően kemény legyen, miközben a belső mag megmarad ridegebb, jó ductilitással. Ezzel növelhető a kopásállóság, a súrlódási tulajdonságok és a fáradási élettartam, miközben a teljes alkatrész tompítja a hirtelen terheléseket.

A legismertebb módszerek közé tartozik a carburizálás, a karbonitridálás és a nitridálás. Carburizáláskor alacsony széntartalmú acélt magas szén- és szén-nemességű környezetben melegítenek 900–950 °C körül, majd gyors hűtéssel a felület martensites szerkezetet és kiemelkedő keménységet kap, a mag viszonylag lágy marad. Carbonitridálás során szén és nitrogén is beépül a felületbe, így a kért keménység és a felületi réteg mélysége növelhető. Nitridálás során nitrogén kerül be a felületre 500–550 °C körüli hőmérsékleten, általában vékonyabb, de rendkívül kemény rétegek képződnek. Kiemelt eljárások az indukciós és a lángkeményítés: mindkettő lokális hevítést alkalmaz a felületen, majd gyors hűtés következik, így a felület ad martensites vagy hasonló kemény szerkezetet. Lézer- és elektron-beam alapú keményítés rendkívül precíz, helyi mélységekben hozza létre a kemény réteget. Plazmánitridálás és egyéb felületi ötvözési eljárások további lehetőséget nyújtanak a keménység és korrózióállóság kombinálására.

Előnyei közé tartozik a magas felületi kopásállóság és a megnövekedett élettartam, miközben a mag megtartja a húzószilárdságot és ütésállóságot. Korlátai közé tartozik a költség, a gyártási összetettség és a torzulás kockázata, valamint a felületi réteg korlátozott mélysége. Ideális alkalmazások: fogaskerékek, tengelyek, csapágyak, szerszámok és egyéb olyan alkatrészek, ahol a felület kopásállósága kritikus. Keménységet általában Rockwell vagy Vickers skálán mérik, a felületi réteg pedig mérnöki tervezés szerint tervezhető.