Азотирование
Азотированные шестерни
Азотирование относится к процессу химической термообработки, при котором атомы азота проникают в поверхность заготовки в определенной среде при определенной температуре. Азотированные продукты обладают отличной износостойкостью, сопротивлением усталости, коррозионной стойкостью и стойкостью к высоким температурам.
Здесь мы смотрим видео Netrex, Netrex очень хорошо объясняет, что такое азотирование.
Введение в азотирование
Элементы алюминия, хрома, ванадия и молибдена в традиционных материалах из легированной стали очень полезны для азотирования. Когда эти элементы вступают в контакт с возникающими атомами азота при температуре азотирования, образуются устойчивые нитриды.
В частности, элемент молибден действует не только как элемент, образующий нитриды, но и как элемент, снижающий хрупкость, который происходит при температуре азотирования. Элементы других легированных сталей, такие как никель, медь, кремний, марганец и т. д., не вносят большого вклада в характеристики азотирования.
Вообще говоря, если сталь содержит один или несколько нитридообразующих элементов, эффект после азотирования относительно хороший. Среди них алюминий является самым прочным нитридным элементом, и азотирование с содержанием алюминия от 0,85 до 1,5% дает наилучшие результаты.
Что касается хромсодержащей хромистой стали, то при достаточном содержании также можно получить хорошие результаты. Но не существует сплава, содержащего углеродистую сталь, потому что азотированный слой очень хрупкий и легко отслаивается, поэтому он не подходит для азотирования стали.
Существует шесть наиболее часто используемых азотируемых сталей:
(1) Низколегированная сталь, содержащая алюминий (стандартная азотированная сталь)
(2) Серии SAE 4100, 4300, 5100, 6100, 8600, 8700, 9800 из среднеуглеродистой низколегированной стали, содержащей хром.
(3) Штамповая сталь для горячей штамповки (содержащая около 5 процентов хрома) SAE H11 (SKD-61) H12, H13
(4) Ферритная и мартенситная нержавеющая сталь серии SAE 400
(5) Аустенитная нержавеющая сталь серии SAE 300
(6) Нержавеющая сталь с дисперсионным твердением 17-4PH, 17-7PH, A-286 и т. д.
Стандартная азотированная сталь, содержащая алюминий, может получить поверхностный слой с высокой твердостью и высокой износостойкостью после азотирования, но закаленный слой также очень хрупкий. Напротив, хромсодержащая низколегированная сталь имеет меньшую твердость, но упрочненный слой более жесткий, а ее поверхность также обладает значительной износостойкостью и лучевой стойкостью. Поэтому при выборе материалов следует обращать внимание на характеристики материалов и в полной мере использовать их преимущества для выполнения функций деталей. Что касается инструментальных сталей, таких как H11 (SKD61) D2 (SKD-11), они имеют высокую поверхностную твердость и высокую прочность сердцевины.
Эффект
Повысить износостойкость, твердость поверхности, предел усталости и коррозионную стойкость стальных деталей.
Технический процесс
Очистка поверхности деталей перед азотированием
Большинство деталей можно азотировать сразу после обезжиривания газовым обезжириванием. Некоторые детали также необходимо очищать бензином, но если в окончательном методе обработки перед азотированием используется полировка, шлифовка, полировка и т. д., может образоваться поверхностный слой, препятствующий азотированию, что приведет к неравномерному или неравномерному азотированию после азотирования.
Возникли такие дефекты, как изгиб. В это время для удаления поверхностного слоя следует использовать один из следующих двух методов. В первом методе сначала используется газ для удаления масла перед азотированием. Затем используйте порошок оксида алюминия для пескоструйной обработки поверхности (абразивная очистка). Второй способ заключается в нанесении на поверхность фосфатного покрытия.
Отработанный воздух печи азотирования
Поместите обработанные детали в печь для азотирования и запечатайте крышку печи для нагрева, но перед нагревом до 150 градусов печь необходимо выпустить. Основной функцией печи является предотвращение контакта взрывоопасного газа с воздухом при разложении аммиака, а также предотвращение окисления поверхности обрабатываемого объекта и подложки.
В качестве газа используется аммиак и азот. Для удаления воздуха из печи необходимо:
①После того, как детали, подлежащие обработке, установлены, крышка печи герметизируется, и начинается подача безводного аммиака, а скорость потока максимально высока.
② Установите автоматический контроль температуры нагревательной печи на 150 градусов и начните нагрев (обратите внимание, что температура печи не может быть выше 150 градусов).
③Когда воздух в печи удален менее чем на 10 процентов или выхлопной газ содержит более 90 процентов NH3, тогда температура печи повышается до температуры азотирования.
Скорость разложения аммиака
Азотирование осуществляется путем контакта других легирующих элементов с выделяющимся азотом, но производство образующегося азота заключается в том, что сама сталь становится катализатором, когда газообразный аммиак вступает в контакт с нагретой сталью, что способствует разложению аммиака.
Хотя азотирование можно проводить в атмосфере аммиака с различной скоростью разложения, скорость разложения обычно составляет 15-30 процентов, а толщина, необходимая для азотирования, поддерживается в течение не менее 4-10 часов, а температура обработки поддерживается на уровне около 520 градусов.
Остывать
Большинство промышленных печей для азотирования имеют теплообменники для быстрого охлаждения нагревательной печи и обрабатываемых деталей после завершения работ по азотированию. То есть после завершения азотирования мощность нагрева отключается для снижения температуры печи примерно на 50 градусов, а затем удваивается расход аммиака и запускается теплообменник.
В это время обратите внимание на то, есть ли пузырьки в стеклянной бутылке, подключенной к выхлопной трубе, чтобы подтвердить положительное давление в печи. После того, как газообразный аммиак, введенный в печь, станет стабильным, расход аммиака можно уменьшить до тех пор, пока не будет поддерживаться избыточное давление в печи.
Когда температура печи падает ниже 150 градусов, крышку печи можно открыть после подачи воздуха или азота, используя метод удаления газа из печи, как описано выше.
Газовое азотирование
Газовое азотирование было опубликовано немецкой AF ry в 1923 году. Заготовку помещали в печь, и газ NH3 подавали непосредственно в печь для азотирования при температуре 500-550 и выдерживали в течение 20-100 часов для разложения газа NH3. в атомарное состояние.
Азотирование газом (N) и газом (H) является основной целью получения износостойкого и коррозионностойкого составного слоя на поверхности стали. Его толщина составляет около 0.02-0.02 м/м, а его природа чрезвычайно твердая Hv 1000 ~ 1200 и чрезвычайно хрупкая. Скорость разложения NH3 зависит от скорости потока и температуры.
Чем больше скорость потока, тем ниже скорость разложения, чем меньше скорость потока, тем выше скорость разложения, и чем выше температура, тем выше скорость разложения. Чем ниже температура, тем ниже скорость разложения. Газ NH3 подвергается термическому разложению при 570 градусах следующим образом:
NH3 → 〔N〕Fe плюс 3/2 H2
Затем разложившийся N диффундирует на поверхность стали с образованием. Газовое азотирование фазы Fe2-3N, общий недостаток заключается в том, что затвердевший слой тонкий, а время азотирования велико.
Газовое азотирование имеет низкую эффективность из-за разложения NH3 для азотирования, поэтому обычно принято выбирать стали, подходящие для азотирования, такие как содержащие Al, Cr, Mo и другие азотирующие элементы, иначе азотирование будет невозможно.
Обычно используются JIS и SACM1. Новые JIS, SACM645 и SKD61 также называются закалкой и отпуском с упрочняющей и упрочняющей обработкой. Поскольку Al, Cr, Mo и т. д. являются элементами, повышающими температуру точки превращения, температура закалки выше, а температура отпуска также выше, чем у обычных конструкционных легированных сталей. Отпускная хрупкость возникает при длительном нагреве при температуре азотирования, поэтому закалка с отпуском применяется заранее.
Газовое азотирование NH3, поскольку поверхность шероховатая, твердая и хрупкая из-за длительного времени, ее нелегко шлифовать, а длительное время неэкономично. Он используется для азотирования подающей трубы и шнека машины для литья пластмасс под давлением.
Жидкое азотирование
Основное отличие жидкой нитроцементации состоит в том, что в азотированном слое присутствует фаза Fe3Nε, присутствует фаза Fe4Nr, а не нитридная фаза Fe2Nξ. Соединение фазы ξ является твердым и хрупким в процессе азотирования, которое имеет низкую ударную вязкость, и жидкой нитроцементации. Метод заключается в удалении ржавчины, обезжиривании, предварительном нагреве заготовки и помещении ее в тигель для азотирования.
Тигель изготовлен из TF-1 в качестве основной соли и нагревается до 560-600 градусов в течение от нескольких минут до нескольких часов. , Глубина слоя азотирования определяется величиной внешней нагрузки на заготовку. Во время обработки на дно тигля должна быть вставлена воздушная трубка, чтобы разложить определенное количество азотирующего агента воздуха на CN или CNO, которые проникнут и диффундируют на рабочую поверхность, так что самое внешнее соединение поверхности заготовки составляет 8-9 мас.% N и небольшое количество C и диффузионный слой.
Атомы азота диффундируют в основу -Fe, делая сталь более устойчивой к усталости. В период азотирования, из-за разложения и расхода CNO, необходимо постоянно проверять состав соли в 6-8 часах обработки, чтобы регулировать объем воздуха или добавлять новую соль.
Материал, используемый для обработки жидким мягким азотированием, представляет собой металлическое железо. Твердость поверхности после азотирования выше, если твердость поверхности содержит Al, Cr, Mo, Ti, и чем больше содержание золота, тем меньше глубина азотирования, например, углеродистая сталь Hv 350 -650, нержавеющая сталь Hv {{1} }, азотированная сталь Hv 800-1100.
Жидкая нитроцементация подходит для износостойких и устойчивых к усталости автомобильных деталей, швейных машин, камер и т. д., таких как обработка гильз цилиндров, обработка клапанов, обработка цилиндров поршня и недеформируемых форм. К странам, использующим жидкую нитроцементацию, относятся страны Западной Европы, США, Советский Союз и Япония.
Ионное азотирование
Этот метод заключается в том, чтобы поместить заготовку в печь для азотирования, предварительно вакуумировать печь до 10-2-10-3 Торр (㎜Hg), затем ввести газообразный N2 или смесь азота и H2 и отрегулировать печь до достижения {{4} } Торр, подсоедините корпус печи к аноду, заготовку к катоду и подайте напряжение постоянного тока в сотни вольт между двумя полюсами.
В это время газ N2 в печи будет ярко разряжаться на положительные ионы и двигаться к рабочей поверхности. Напряжение резко падает, в результате чего положительные ионы с большой скоростью устремляются к поверхности катода, преобразуя кинетическую энергию в энергию газа, так что температура поверхности заготовки может повышаться из-за воздействия ионов азота на поверхность заготовки обрызгивают Fe.CO и другими элементами для соединения с ионами азота. FeN, в результате чего нитрид железа постепенно адсорбируется на заготовке, что приводит к азотированию.
В ионном азотировании в основном используется азот, но если добавляется газообразный углеводород, его можно использовать для ионного мягкого азотирования, но обычно его называют ионным азотом. Химическая обработка, концентрация азота на поверхности заготовки может регулироваться путем изменения отношения парциального давления. смешанного газа (N2 плюс H2), заполненного в печи.
При чисто ионном азотировании однофазная r′ (Fe4N) структура на рабочей поверхности содержит N в количестве от 5,7 до 6,1 мас.%, толщина слоя находится в пределах 10мкм. Составной слой прочный и не пористый, и его нелегко отвалить. Поскольку нитрид железа постоянно поглощается заготовкой и диффундирует внутрь, структура от поверхности к внутренней части FeN → Fe2N → Fe3N → Fe4N изменяется в последовательности, однофазное ε (Fe3N) содержит 5.{{13 }},0 мас.% N, а однофазный ξ (Fe2N) содержит 11,0-11,35 мас.%.
Ионное азотирование сначала создает r-фазу, а затем добавляется. В случае карбида водорода составной слой и диффузионный слой, которые превращаются в эпсилон-фазу, увеличение диффузионного слоя в значительной степени способствует увеличению усталостной прочности. лучше всего в фазе ε.
Степень обработки ионным азотированием может начинаться с 350 градусов. Время обработки может составлять несколько минут или даже длительное время, учитывая материал и связанные с ним механические свойства. Этот метод аналогичен предыдущей обработке азотированием методом термического разложения. Метод другой. Поскольку в этом методе используется высокая энергия ионов, такие материалы, как нержавеющая сталь, титан, кобальт и т. д., которые в прошлом считались трудными для обработки, также могут быть легко обработаны с превосходным поверхностным упрочнением.
У вас есть конкретные вопросы поУслуги по обработке? Свяжитесь с Йоги!Наши инженеры по продажам будут работать с вами от начала до конца, чтобы гарантировать, что ваш проект будет выполнен в соответствии с вашими требованиями.
Также,йогявляется профессиональным производителем дляГорное оборудование, Станки с ЧПУ, а такжеДетали машинна протяжении более 20 лет.
