Karbidointi

Karbidointi, eli karbidointi, on lämpökäsittelymenetelmä, jossa teräksen pinnalle lisätään hiiltä diffuusion avulla korkean lämpötilan ja hiilisellä ympäristön vaikutuksesta. Tavoitteena on muodostaa kovapiirteinen ja kulutusta kestävä pintakerros samalla kun teräksen ydin säilyttää duktiiliutensa. Karbidoinnin avulla voidaan parantaa osien kuten kierteisten laakereiden, hammaspyörien ja koneistusten kulutuskestävyyttä ilman, että koko osa menettäisi murtovarmuuttaan.

Prosessin periaate perustuu hiilen diffuusionn nopeuteen, joka lisää hiilimäärää teräksen pinnalla. Tyypillinen karbidointilämpötila on noin 900–950 °C kaasukarbidoinnissa ja hiiliaines voi olla ympäristöön liittyen hiilivetoista ainetta. Karbidointikesto ja syvyys määräävät saavutettavan pinnan kovuuden ja kestävyyden. Sen jälkeen osa yleensä quenchantaa martensiittiin ja mahdollisesti pehmitetään halutun mittaisesti.

Menetelmät voivat olla kaasukarbidointi, pakattu karbidointi (pakkauksessa hiiliaines), nesteliuoksessa tapahtuva karbidointi sekä plasmapohjainen karbidointi. Lisäksi karbidointia voidaan tehostaa yhdistämällä siihen nitrogenin vaikutus muodossa karbidus- ja nitruraatioksi samanaikaisesti (carbonitridointi).

Käyttökohteet keskittyvät teräsmateriaaleihin, erityisesti matalaa hiilipitoisuutta omaaviin teräksiin sekä joihinkin seostettuihin teräksiin. Tavallisia sovelluksia ovat hammaspyörät, laakerin-, venttiili- ja osa-alueet sekä työkalut, joissa pinnan kovuus ja kulutuskestävyys ovat ratkaisevia.

Hyödyt ja haitat vaihtelevat. Hyötyinä ovat parantunut pinnan kovuus, parempi kulutuskestävyys ja pitävä käyttöikä; haittoja ovat mahdollinen osan muodonmuutos, vaativampi laadunvalvonta sekä korkeammat energiakustannukset ja ympäristövaatimukset. Laadunvarmistuksessa mitataan esimerkiksi case-voimakkuus ja syvyys sekä pinnan mikrostruktuuri. Karbidointi liittyy läheisesti karbidin ja nitruraation kaltaisiin pintakäsittelyihin, joilla pyritään optimoimaan kovuus ja duktiliteetti juuri sovelluksen tarpeisiin.