Karbonitrasyon, sementasyon ile benzerlik gösteren, çeliklerde yüzey sertliğini artırmayı amaçlayan bir ısıl işlem türüdür. Karbonitrasyon sırasında karbon ve azot atomları metale yayılarak sert bir yapı elde edilir. Karbonitrasyon işlemi daha çok kolay işlenen ve düşük maliyetli, düşük karbonlu çeliklere uygulanır. Karbonitrasyon ısıl işleminin ardından oluşan yüzey sertlikleri 55-62 HRC arasında değişir.
Karbonitrasyon işlemi yapı olarak sementasyona benzer. A3 sıcaklığının üzerinde yapılan, azot ilave edilmesiyle, dış yüzeyde sert ve aşınma direnci yüksek bir katman oluşturularak gerçekleştirilen bir işlemdir. Karbonitrasyon işleminde amaç çeliğin yüzey sertliğini artırmak ve aşınmayı azaltmaktır. Karbonitrasyon işleminde karbürizasyon işlemine ek olarak atmosfere amonyak gazı verilir.
Karbonitrasyon İşleminin Avantajları
Karbonitrasyon, çoğunlukla sert ve aşınmaya dayanıklı yüzey elde etmek için yapılır. Karbon ve azot difüzyonu yalın karbon ve düşük alaşımlı çeliklerin sertliğini artırır. Sementasyon ısıl işleminden daha sert bir yüzey oluşturur. Karbonitrasyon özellikle küçük parçaların seri üretimi için elverişli bir ısıl işlemdir.
Karbonitrasyon işleminin sementasyona gör avantajları bulunur. İlk aşamada meneviş esnasında yumuşamaya karşı daha yüksek dayanım göstermesi söz konusudur. Yorulma, darbe dayanımı daha yüksektir. Karbonitrasyon düşük sıcaklıklarda yapılması sebebiyle sementasyonla karşılaştırıldığında çarpılma daha azdır. İstenilen özelliklerin elde edilebilmesi için sementasyon ve karbonitrasyon prosesleri beraber yapılabilir. Bu teknik, özellikle yüzey sertleşebilirliği düşük olan çeliklere yapılmaktadır.
Karbonitrasyon Uygulaması ve Malzemeler
Karbonitrasyon ısıl işlemi üç temel esasa dayanır. CO ve N2 açısından zengin atmosfer oluşturularak ana metalin yüzeyinden karbon ve azot difüzyonu ile yüzeyde çekirdeğe kıyasla daha sert ve aşınmaya dayanıklı bir tabaka elde etmek hedeflenir. Karbonitrasyon karbon ve azotun beraber genellikle eş zamanlı olarak parçanın yüzeyine girmesini içeren bir termokimyasal işlemdir. Karbonitrasyon işlemi düşük sıcaklıkta yapılır. Genellikle sementasyondan daha kısa sürer. Bu sayede parçalar çarpılmaya daha az eğilimli hale gelir. Azotun nüfuz etmesiyle östenit özerinde dengeleyici etkisi söz konusudur.
Karbonitrasyon genel olarak 820-900°C aralığında sade karbon çeliği veya düşük alaşımlı çelik yüzeyine, %0,2 ile %0,4 azot eklenen atmosferik ortamda gerçekleşir. Difüzyonun hemen sonrasında parçalar doğrudan yağ içerisine daldırılarak sulama işlemi gerçekleşir.