Jak utwardzać stal? Metody, kroki i wskazówki

Co właściwie hartowanie nawęglania robi ze stalą

Hartowanie powierzchniowe to proces obróbki cieplnej, który utwardza zewnętrzną powierzchnię części stalowej, zachowując jednocześnie wytrzymałość i plastyczność wewnętrznego rdzenia. Rezultatem jest komponent, który jest odporny na zużycie i zmęczenie powierzchni na zewnątrz, ale może absorbować wstrząsy i naprężenia bez pękania od wewnątrz. To połączenie jest dokładnie tym, czego wymagają kute stalowe i obrobione elementy w wymagających zastosowaniach, takich jak koła zębate, wałki rozrządu, osie i narzędzia skrawające.

Utwardzona warstwa zewnętrzna – zwana „obudową” – zwykle waha się od Głębokość od 0,1 mm do ponad 3 mm w zależności od zastosowanej metody i czasu ekspozycji. Rdzeń pozostaje stosunkowo miękki, zwykle w przedziale 20–40 HRC, do czasu, gdy koperta może osiągnąć 58–65 HRC w dobrze kontrolowanych procesach. Tej dwustrefowej struktury nie da się osiągnąć poprzez samo hartowanie na wskroś, co sprawia, że ​​nawęglanie jest odrębną i bardzo praktyczną techniką w kuciu i produkcji stali.

Warto zrozumieć, że nie wszystkie stale reagują jednakowo na hartowanie. Stale niskowęglowe (0,1–0,3% węgla) są najczęściej utwardzane powierzchniowo, ponieważ ich rdzenie po obróbce pozostają plastyczne. Można również poddawać obróbce stale średniowęglowe, ale stale wysokowęglowe są zazwyczaj utwardzane w całości, ponieważ ich rdzenie są już w stanie osiągnąć wysoką twardość.

Główne metody stosowane do utwardzania stali

Istnieje kilka ustalonych metod nawęglania stali, każda dostosowana do różnych materiałów, wymagań dotyczących głębokości obudowy i środowisk produkcyjnych. Wybór odpowiedniego zależy od bazowego stopu stali, pożądanej twardości powierzchni, tolerancji wymiarowych i dostępnego wyposażenia.

Nawęglanie

Nawęglanie jest najpowszechniej stosowaną metodą utwardzania powierzchniowego elementów kutych ze stali. Proces ten polega zazwyczaj na wystawieniu stali niskowęglowej na działanie środowiska bogatego w węgiel w wysokich temperaturach 850°C do 950°C (1560°F do 1740°F) — wystarczająco długo, aby węgiel przedostał się na powierzchnię. Po wchłonięciu wystarczającej ilości węgla część jest hartowana, aby zablokować się w utwardzanej obudowie.

Istnieją trzy popularne warianty nawęglania:

• Nawęglanie gazowe: Część umieszcza się w piecu z atmosferą gazu zawierającego węgiel, zwykle gazu endotermicznego wzbogaconego gazem ziemnym lub propanem. Jest to najbardziej kontrolowana i skalowalna metoda, szeroko stosowana w przemyśle motoryzacyjnym i kuciu stali.
• Nawęglanie pakietowe: Część stalową umieszcza się w pojemniku ze stałym materiałem zawierającym węgiel (np. węgiel drzewny zmieszany z węglanem baru) i ogrzewa przez kilka godzin. Jest to metoda o niskim poziomie zaawansowania technologicznego, nadal stosowana w małych warsztatach lub w przypadku nieregularnych kształtów.
• Nawęglanie płynne (kąpiel solna): Część zanurza się w kąpieli solnej na bazie stopionego cyjanku. Jest szybki i skuteczny, ale zawiera niebezpieczne chemikalia, dlatego jego użycie spadło ze względów środowiskowych i bezpieczeństwa.

Typowy cykl nawęglania gazowego pozwalający uzyskać: Głębokość koperty 1 mm w przypadku stali niskowęglowej, takiej jak AISI 8620, zajmuje około 8–10 godzin w temperaturze 930°C. Po nawęglaniu część jest hartowana w oleju lub wodzie, a następnie odpuszczana w temperaturze 150–200°C w celu zmniejszenia naprężeń hartowniczych przy jednoczesnym zachowaniu twardości powierzchni powyżej 60 HRC.

Azotowanie

Azotowanie wprowadza azot do powierzchni stali zamiast węgla. Działa w znacznie niższych temperaturach — 480°C do 590°C (900°F do 1095°F) — co oznacza, że zniekształcenia są minimalne i nie jest wymagane żadne hartowanie. To sprawia, że ​​azotowanie jest szczególnie przydatne w przypadku precyzyjnych komponentów i gotowych części, gdzie dokładność wymiarowa ma kluczowe znaczenie.

Powstały przypadek jest płytszy niż nawęglanie (zwykle 0,1 mm do 0,6 mm ), ale wartości twardości powierzchni mogą przekraczać Odpowiednik 70 HRC (1100 HV) w stalach stopowych zawierających pierwiastki tworzące azotki, takie jak chrom, molibden, aluminium i wanad. Typowe gatunki do azotowania obejmują stale AISI 4140, 4340 i nitralloy.

Azotowanie gazowe wykorzystuje zdysocjowany amoniak w piecu. Azotowanie plazmowe (jonowe) wykorzystuje elektryczne wyładowanie jarzeniowe do wprowadzenia azotu i pozwala na bardziej równomierną obróbkę złożonych geometrii. Azotowanie w kąpieli solnej (azotonawęglanie ferrytyczne) jest szybsze i poprawia zarówno odporność na zużycie, jak i odporność na korozję.

Hartowanie indukcyjne

Hartowanie indukcyjne nie wymaga dyfuzji chemicznej. Zamiast tego wykorzystuje indukcję elektromagnetyczną do szybkiego nagrzania powierzchni stalowej części powyżej temperatury austenityzacji, a następnie natychmiastowego hartowania. Proces jest niezwykle szybki – może nastąpić nagrzanie powierzchni 1 do 10 sekund — i wytwarza twardą obudowę martenzytyczną bez wpływu na rdzeń.

Metoda ta wymaga stali średniowęglowych (0,35–0,55% węgla) lub stali stopowych, które zawierają już wystarczającą ilość węgla, aby po hartowaniu utworzyć martenzyt. Jest powszechnie stosowany do wałów, kół zębatych, wałów korbowych i elementów szyn w branży kucia stali i motoryzacji. Głębokość obudowy zazwyczaj waha się od 1 mm do 6 mm w zależności od używanej częstotliwości i czasu ogrzewania.

Wyższe częstotliwości indukcyjne powodują powstawanie płytszych obudów; niższe częstotliwości wnikają głębiej. Częstotliwość 10 kHz może osiągnąć grubość obudowy 3–5 mm, podczas gdy częstotliwość 200 kHz może osiągnąć jedynie 0,5–1 mm. Twardość zazwyczaj sięga 55–62 HRC na odpowiednio dobranych stalach.

Hartowanie płomieniowe

Hartowanie płomieniowe wykorzystuje bezpośredni płomień tlenowo-acetylenowy lub tlenowo-propanowy do szybkiego nagrzania powierzchni stali, a następnie hartowania w wodzie. Jest to jedna z najstarszych metod selektywnego utwardzania powierzchniowego i nie wymaga specjalistycznego wyposażenia pieca. Technika ta sprawdza się w przypadku stali średniowęglowych i stopowych i często jest stosowana do dużych lub nieporęcznych części – takich jak duże odkuwki, prowadnice maszyn i koła łańcuchowe – które nie mieszczą się łatwo w piecach lub cewkach indukcyjnych.

Głębokości obudowy z hartowaniem płomieniowym wahają się od 1,5 mm do 6 mm i osiągalne są wartości twardości 50–60 HRC. Jednakże proces ten jest mniej kontrolowalny niż hartowanie indukcyjne, a osiągnięcie stałej głębokości obudowy w przypadku skomplikowanych kształtów wymaga wykwalifikowanych operatorów.

Cyjankowanie i węgloazotowanie

Węgloazotowanie jednocześnie wprowadza do powierzchni stali zarówno węgiel, jak i azot w temperaturach 700°C do 900°C . Często uważa się go za hybrydę nawęglania i azotowania. Obecność azotu obniża wymaganą intensywność hartowania, zmniejsza odkształcenia i poprawia hartowność. Głębokości obudowy są zazwyczaj mniejsze niż w przypadku pełnego nawęglania — 0,07 mm do 0,75 mm — i jest szeroko stosowany do części o cienkich przekrojach, elementów złącznych i małych kół zębatych.

Cyjankowanie wykorzystuje kąpiel ciekłego cyjanku sodu do jednoczesnego wprowadzenia węgla i azotu. Chociaż jest skuteczna i szybka, toksyczna natura soli cyjankowych sprawiła, że ​​metoda ta w większości krajów stała się w dużej mierze przestarzała ze względu na przepisy dotyczące ochrony środowiska.

Proces nawęglania stali krok po kroku w domu lub w warsztacie

Dla osób pracujących poza środowiskiem przemysłowym – w kuźni, małym warsztacie mechanicznym lub domowej kuźni – nawęglanie pakietowe jest najbardziej dostępną metodą. Oto praktyczny opis procesu.

1. Wybierz odpowiednią stal. Użyj stali niskowęglowej, takiej jak 1018, 1020 lub A36. Stale wysokowęglowe nie korzystają z nawęglania w ten sam sposób. Powszechnymi materiałami wyjściowymi są kęsy do kucia stali wykonane z gatunków o niskiej zawartości węgla.
2. Dokładnie wyczyść część. Usuń cały olej, kamień, rdzę i zanieczyszczenia z powierzchni. Zanieczyszczenia działają jak bariery dla dyfuzji węgla i powodują nierówną głębokość obudowy.
3. Przygotuj masę nawęglającą. Zmieszaj węgiel drzewny z twardego drewna (rozdrobniony na kawałki 6–12 mm) z energetyzatorem węglanowym — tradycyjny jest węglan baru w ilości 10–20% wagowych, chociaż węglan wapnia (mączek wapienny) jest bezpieczniejszą alternatywą. Węglan reaguje z tlenkiem węgla w pojemniku, tworząc CO₂, który powraca do postaci CO i utrzymuje atmosferę bogatą w węgiel.
4. Zapakuj pojemnik. Umieść część w metalowym pudełku lub szczelnym pojemniku (żeliwo lub gruba stal). Ułóż mieszankę węgla drzewnego wokół części, zapewniając co najmniej 25 mm masy ze wszystkich stron. Uszczelnij pokrywę cementem ogniotrwałym lub gliną szamotową, aby zminimalizować ulatnianie się gazu.
5. Ogrzać w piecu. Zapakowany pojemnik należy umieścić w piecu i doprowadzić do 900°C–950°C (1650°F–1740°F) . Utrzymuj tę temperaturę przez wymagany czas namaczania. Orientacyjnie można przyjąć, że 1 godzina w temperaturze 900°C daje głębokość około 0,25 mm; Po 8 godzinach powstaje około 1 mm.
6. Ugasić część. Wyjmij część z pudełka, gdy jest jeszcze gorąca i natychmiast zahartuj ją w oleju (oleju silnikowym lub oleju hartowniczym). Hartowanie w wodzie jest szybsze, ale zwiększa ryzyko pękania. Hartowanie w oleju jest odpowiednie dla większości stali niskowęglowych i zapewnia twardość nawęglania 58–63 HRC.
7. Odpuszczanie po hartowaniu. Ponownie podgrzej część do temperatury 150°C–200°C (300°F–390°F) przez 1–2 godziny, aby złagodzić naprężenia wewnętrzne powstałe w wyniku hartowania. Zmniejsza to kruchość przy jednoczesnym zachowaniu twardości powierzchni. Pominięcie tego kroku grozi mikropęknięciami.

Jednym z powszechnie stosowanych testów twardości obudowy jest test pilnika: nowy, ostry pilnik powinien odchodzić od powierzchni bez przecinania, jeśli obudowa jest całkowicie utwardzona. Aby uzyskać bardziej precyzyjny pomiar, standardowe metody obejmują badanie twardości Rockwella (skala HRC) lub badanie mikrotwardości Vickersa na przekroju poprzecznym.

Porównanie metod utwardzania powierzchniowego: przegląd praktyczny

Poniższa tabela podsumowuje kluczowe różnice pomiędzy najpopularniejszymi metodami utwardzania powierzchniowego, aby pomóc w wyborze odpowiedniego procesu dla danego zastosowania.

Gatunki stali najlepiej nadające się do hartowania powierzchniowego

Nie każdy gatunek stali reaguje na nawęglanie w ten sam sposób. Wybór materiału podstawowego znacząco wpływa na osiągalną głębokość obudowy, wytrzymałość rdzenia i stabilność wymiarową po obróbce. W zastosowaniach związanych z kuciem stali, dopasowanie odpowiedniego gatunku do procesu hartowania ma fundamentalne znaczenie dla wydajności części.

Stale niskowęglowe do nawęglania

• AISI 1018/1020: Najczęstszy i ekonomiczny wybór. Stosowany do wałów, sworzni i ogólnych elementów kutych ze stali, gdzie wymagana jest odporność na zużycie powierzchniowe, ale należy kontrolować koszty. Łatwy w obróbce przed obróbką.
• AISI 8620: Stal stopowa niklowo-chromowo-molibdenowa szeroko stosowana do produkcji przekładni i wałów. Nawęgla niezawodnie i zapewnia doskonałą wytrzymałość rdzenia po obróbce cieplnej, co czyni go gatunkiem wzorcowym w zakresie kucia stali elementów układu napędowego.
• AISI 9310: Stosowany w wysokowydajnych zastosowaniach w przemyśle lotniczym i przekładniach o dużej wytrzymałości. Oferuje wyjątkową wytrzymałość rdzenia i hartowność dzięki wysokiej zawartości niklu.
• AISI 4118/4320: Gatunki chromowo-molibdenowe o dobrej hartowności. Stosowany w przekładniach i odkuwkach wymagających większych głębokości obudowy i lepszej odporności na zmęczenie.

Stale stopowe do azotowania

• AISI 4140: Wszechstronna stal chromowo-molibdenowa, która dobrze reaguje na azotowanie gazowe. Często stosowany do oprawek narzędziowych, wrzecion i wałów precyzyjnych w sprzęcie do kucia stali.
• AISI 4340: Stal stopowa niklowo-chromowo-molibdenowa o wysokiej wytrzymałości. Po azotowaniu osiąga doskonałe połączenie twardości powierzchni i wytrzymałości rdzenia. Powszechnie stosowany w odkuwkach lotniczych i elementach konstrukcyjnych.
• Nitraloj 135M: Opracowany specjalnie do azotowania, zawierający aluminium jako pierwiastek azototwórczy. Wytwarza jedne z najwyższych wartości twardości powierzchni osiągalnych poprzez azotowanie, często przekraczające 1000 HV.

Stale średniowęglowe do hartowania indukcyjnego i płomieniowego

• AISI 1045: Szeroko stosowana stal średniowęglowa do hartowania indukcyjnego. Powszechnie spotykany w wałach, osiach i odkuwkach narzędzi rolniczych. Osiąga 55–60 HRC na powierzchni po obróbce indukcyjnej.
• AISI 4140/4340: Nadaje się również do hartowania indukcyjnego po hartowaniu w wysokich temperaturach powierzchni. Stosowany w czopach korbowych, odkuwkach kołnierzy wiertniczych i ciężkich elementach inżynieryjnych.
• AISI 1060/1080: Wyższa zawartość węgla sprawia, że nadają się one do zastosowań w szynach i sprężynach, gdzie hartowanie płomieniowe jest praktykowane na powierzchniach stykowych o dużym zużyciu.

Jak utwardzanie powierzchniowe współdziała z Kucie stali Proces

W produkcji przemysłowej hartowanie jest prawie zawsze operacją po kuciu. Kucie stali — niezależnie od tego, czy ma matrycę otwartą, zamkniętą (matrycę wyciskową), czy kucie walcowe — udoskonala strukturę ziaren stali i wyrównuje przepływ ziaren z geometrią części. To rozdrobnienie ziarna poprawia właściwości mechaniczne stali przed zastosowaniem jakiejkolwiek obróbki cieplnej.

Po kuciu stali części są zwykle normalizowane lub wyżarzane w celu złagodzenia naprężeń kuźniczych, a następnie obrabiane zgrubnie do wymiarów zbliżonych do ostatecznych. Na tym etapie stosuje się utwardzanie powierzchniowe. Kolejność ma znaczenie: jeśli część zostanie obrobiona wykańczająco przed utwardzaniem powierzchniowym, proces hartowania może spowodować niewielkie zmiany wymiarowe (zniekształcenie), które wypchną część poza tolerancję. Większość producentów pozostawia szlifowanie lub obróbkę wykańczającą jako ostatni krok po hartowaniu.

Podczas nawęglania odkuwek drobnoziarnista struktura powstająca podczas kucia stali pomaga ograniczyć zmienność dyfuzji węgla i zapewnia bardziej jednolitą głębokość obudowy w przypadku złożonych geometrii. Odkuwki o zwartej strukturze ziaren wykazują także lepszą odporność zmęczeniową w strefie przejściowej obudowy i rdzenia, czyli w miejscu, w którym najczęściej inicjowane są pęknięcia zmęczeniowe pod wpływem cyklicznego obciążenia.

Na przykład samochodowe przekładnie zębate produkowane w procesie kucia stali 8620 z zamkniętą matrycą są rutynowo nawęglane do głębokości obudowy 0,8–1,2 mm , hartowane, odpuszczane, a następnie wykańczane. Dzięki tej kombinacji kucia i nawęglania powstają komponenty wytrzymujące przekraczające naprężenia kontaktowe 1500 MPa przez miliony cykli ładowania — wydajność, której żaden proces nie byłby w stanie osiągnąć samodzielnie.

Kontrolowanie głębokości obudowy i spójności twardości

Jednym z najczęstszych problemów związanych z hartowaniem obudowy jest niespójna głębokość obudowy. Może to spowodować przedwczesne zmęczenie powierzchni, odpryski lub pęknięcia w trakcie eksploatacji. Kilka zmiennych reguluje głębokość obudowy, a kontrolowanie ich jest tym, co odróżnia wysokiej jakości obróbkę cieplną od złej praktyki.

Jednorodność temperatury w piecu

Gradienty temperatury w piecu bezpośrednio przekładają się na zmiany głębokości obudowy w całej partii. Partia kół zębatych przetworzona w piecu o ±15°C wahania temperatury zobaczy różnice w głębokości obudowy wynoszące 10–15% w całym obciążeniu. Do konserwacji zazwyczaj przeznaczone są przemysłowe piece do nawęglania gazowego Równomierność ±5°C w całej strefie roboczej. Kalibracja termopar i kwalifikacja pieca (zgodnie z normami takimi jak AMS 2750 lub CQI-9) to standardowa praktyka w zakładach obróbki cieplnej o kontrolowanej jakości.

Kontrola potencjału węglowego w nawęglaniu gazowym

Podczas nawęglania gazowego należy dokładnie regulować potencjał węglowy atmosfery pieca. Zbyt wysoki potencjał węglowy powoduje powstawanie powierzchniowych sieci węglików — kruchych, płytkopodobnych węglików żelaza na granicach ziaren, które znacznie zmniejszają trwałość zmęczeniową. Zbyt niski potencjał węglowy skutkuje niewystarczającą ilością węgla powierzchniowego i nieodpowiednio twardą obudową. Większość systemów pieców wykorzystuje sondy tlenowe (sondy podkładkowe lub sondy lambda) do ciągłego monitorowania i regulacji potencjału węglowego, ukierunkowując 0,8–1,0% węgla powierzchniowego do większości zastosowań w przekładniach i wałach.

Zmniejsz intensywność i projekt osprzętu

Nierównomierne hartowanie jest kolejną główną przyczyną odkształceń i nierównej twardości. Części, które wchodzą do układu chłodzenia w różnych orientacjach lub w których środek chłodzący przepływa nierównomiernie wokół części, będą schładzać się z różną szybkością i wytwarzać różne mikrostruktury w różnych strefach. Prawidłowo zaprojektowane uchwyty bezpiecznie utrzymują części podczas hartowania i umożliwiają stały dostęp mediów hartowniczych do wszystkich powierzchni. Temperatura oleju podczas hartowania jest zazwyczaj utrzymywana na poziomie 40°C–80°C (100°F–175°F) w przypadku większości zastosowań związanych z kuciem stali — zimny olej hartuje zbyt mocno, gorący olej hartuje się zbyt wolno.

Kontrola po zabiegu

Weryfikacja wyników hartowania odbywa się poprzez badania niszczące i nieniszczące. Badania niszczące polegają na wycięciu przekroju poprzecznego próbki poddanej obróbce wraz z partią produkcyjną, a następnie pomiarze twardości na rosnących głębokościach za pomocą mikrotwardościomierza Vickersa w celu wygenerowania profilu twardości. Efektywną głębokość obudowy definiuje się jako głębokość, do której spada twardość 550 HV (około 52 HRC) zgodnie z normą ISO 2639. Metody nieniszczące obejmują magnetyczną analizę szumu Barkhausena i badanie prądami wirowymi, które pozwalają wykryć anomalie w zakresie głębokości obudowy i twardości powierzchni bez konieczności przecinania części.

Typowe błędy w hartowaniu powierzchniowym i jak ich unikać

Większość niepowodzeń związanych z utwardzaniem powierzchniowym w terenie można przypisać niewielkiej liczbie błędów, których można uniknąć. Rozpoznanie tych błędów z wyprzedzeniem – niezależnie od tego, czy pracujesz w warsztacie produkcyjnym, czy w małej kuźni – zapobiega kosztownym przeróbkom i odrzuceniu części.

• Zły materiał bazowy: Próba nawęglania stali wysokowęglowej przynosi niewielkie korzyści i może powodować powstawanie kruchych sieci węglikowych. Przed wybraniem metody utwardzania powierzchniowego należy zawsze sprawdzić zawartość węgla w stali podstawowej.
• Pomijam temperament: Stal hartowana bez odpuszczania jest poddawana ogromnym naprężeniom wewnętrznym. Części mogą pękać kilka godzin po hartowaniu, jeśli nie zostaną szybko odpuszczone. Zawsze odpuszczaj w ciągu kilku godzin od hartowania, nawet jeśli jest to tylko 1-godzinne moczenie w temperaturze 160°C.
• Nierównomierne ogrzewanie przed hartowaniem: Część, która po hartowaniu nie ma jednakowej temperatury austenityzacji, będzie miała niejednorodną mikrostrukturę. Przed hartowaniem należy zapewnić odpowiedni czas wygrzewania w temperaturze przetwarzania. Cienkie skrawki mogą wymagać jedynie namoczenia 15–20 minut; grube odkuwki mogą wymagać godziny lub więcej.
• Zanieczyszczenie powierzchni: Olej, smar lub utlenianie na powierzchni części przed nawęglaniem tworzą martwe strefy, w których węgiel nie może dyfundować. Przed obróbką części należy odtłuścić i lekko wypiaskować lub oczyścić.
• Niewymiarowe etui do aplikacji: Cienka obudowa (0,2 mm) mocno obciążonej przekładni przebije się pod naprężeniem kontaktowym, odsłaniając miękki rdzeń i powodując szybkie zużycie lub wżery. Dopasuj specyfikację głębokości obudowy do nacisku kontaktowego i obciążenia, jakie element będzie widział podczas pracy.
• Nadwęglanie: Nadmierny czas lub potencjał węglowy powoduje powstanie grubej, kruchej białej warstwy austenitu szczątkowego i węglików na powierzchni. Warstwa ta może się łuszczyć, radykalnie zmniejszając wytrzymałość zmęczeniową, zamiast ją poprawiać.

Zastosowania, w których elementy kute ze stali hartowanej są standardem

Hartowanie obudowy nie jest leczeniem niszowym. Jest on wbudowany w standardowe procesy produkcyjne w wielu gałęziach przemysłu, które opierają się na kuciu stali w przypadku elementów konstrukcyjnych i mechanicznych.

• Samochodowe skrzynie biegów i mechanizmy różnicowe: Koła koronowe, zębniki i koła słoneczne w automatycznych skrzyniach biegów są kute ze stali 8620 lub 4320 i nawęglane do głębokości obudowy 0,9–1,4 mm. Połączenie twardości powierzchni i wytrzymałości rdzenia wytrzymuje powtarzające się naprężenia kontaktowe i obciążenia udarowe układów napędowych pojazdów na przestrzeni setek tysięcy kilometrów.
• Odkuwki konstrukcyjne lotnicze: Elementy podwozia, wały siłowników i czopy łożysk w samolotach są często wykonane ze stali 4340, azotowanej lub nawęglanej, aby zapewnić odporność na zużycie przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej wytrzymałości i wytrzymałości wymaganej przez specyfikacje lotnicze, takie jak AMS 6415.
• Sprzęt górniczy i budowlany: Sworznie gąsienic, tuleje, zęby łyżki i sworznie wysięgnika koparki są kute ze stali stopowych i utwardzane nawęglanie, aby zapewnić odporność na zużycie ścierne w wyniku kontaktu ze skałami i glebą. W tych zastosowaniach powszechne są głębokości obudowy wynoszące 2–4 mm, aby zapewnić trwałość w ekstremalnie trudnych warunkach.
• Wały korbowe i wałki rozrządu: Samochodowe wały korbowe, często kute ze stali 1045 lub mikrostopowej, są utwardzane indukcyjnie na powierzchniach czopów w celu uzyskania miejscowej twardości powierzchni, podczas gdy reszta wału zachowuje wytrzymałość. Twardość czopa wynosząca 55–60 HRC znacznie wydłuża żywotność łożyska w porównaniu z powierzchniami nieobrobionymi.
• Narzędzia ręczne i narzędzia skrawające: Dłuta, stemple i matryce wykonane ze stali 1020 można nawęglanie w domu w celu uzyskania twardej krawędzi tnącej. Jest to jedno z najstarszych zastosowań nawęglania i pozostaje istotne dla kowali i wytwórców narzędzi pracujących poza środowiskami przemysłowymi.