Обробка азотуванням
Азотовані шестерні
Обробка азотуванням відноситься до процесу хімічної термічної обробки, під час якого атоми азоту проникають на поверхню заготовки в певному середовищі при певній температурі. Азотовані вироби мають чудову зносостійкість, стійкість до втоми, стійкість до корозії та стійкість до високих температур.
Тут ми дивимося відео Netrex, Netrex дуже добре пояснює, що таке азотування.
Введення в обробку азотуванням
Елементи алюмінію, хрому, ванадію та молібдену в традиційних матеріалах із легованої сталі дуже корисні для азотування. Коли ці елементи вступають у контакт із зароджуваними атомами азоту при температурі азотування, утворюються стабільні нітриди.
Зокрема, молібденовий елемент не тільки діє як елемент для генерування нітридів, але також діє як зменшення крихкості, що відбувається при температурі азотування. Елементи в інших легованих сталях, таких як нікель, мідь, кремній, марганець тощо, не впливають на характеристики азотування.
Загалом кажучи, якщо сталь містить один або кілька нітридоутворюючих елементів, ефект після азотування є відносно хорошим. Серед них алюміній є найміцнішим нітридним елементом, а азотування з 0.85 до 1,5 відсотка алюмінію має найкращі результати.
Що стосується хромовмісної хромової сталі, якщо її вміст достатній, також можна отримати хороші результати. Але не існує сплаву, що містить вуглецеву сталь, оскільки азотований шар дуже крихкий і легко відшаровується, тому він не підходить для азотування сталі.
Нижче наведено шість найпоширеніших азотованих сталей:
(1) Низьколегована сталь, що містить алюміній (стандартна азотована сталь)
(2) Серії SAE 4100, 4300, 5100, 6100, 8600, 8700, 9800 із середньовуглецевої низьколегованої сталі, що містить хром.
(3) Штампована сталь для гарячої обробки (містить приблизно 5 відсотків хрому) SAE H11 (SKD-61) H12, H13
(4) Феритна та мартенситна нержавіюча сталь серії SAE 400
(5) Аустенітна нержавіюча сталь серії SAE 300
(6) Нержавіюча сталь із дисперсійним зміцненням 17-4PH, 17-7PH, A-286 тощо.
Стандартна азотована сталь, що містить алюміній, може отримати поверхневий шар високої твердості та високої зносостійкості після азотування, але загартований шар також є дуже крихким. Навпаки, хромовмісна низьколегована сталь має меншу твердість, але загартований шар більш жорсткий, а його поверхня також має значну зносостійкість і стійкість до пучка. Тому при виборі матеріалів слід звертати увагу на характеристики матеріалів і повністю використовувати їх переваги для виконання функцій деталей. Що стосується інструментальних сталей типу H11 (SKD61) D2 (SKD-11), то вони мають високу поверхневу твердість і високу міцність серцевини.
Ефект
Підвищують зносостійкість, твердість поверхні, межу втоми та корозійну стійкість сталевих деталей.
Технічний процес
Очищення поверхні деталей перед азотуванням
Більшість деталей можна азотувати відразу після знежирення газовим знежиренням. Деякі деталі також потрібно очистити бензином, але якщо остаточний метод обробки перед азотуванням передбачає полірування, шліфування, полірування тощо, може утворитися поверхневий шар, який перешкоджає азотуванню, що призведе до нерівномірного або нерівномірного азотування після азотування.
Виникли такі дефекти, як вигин. У цей час для видалення поверхневого шару слід використати один із наступних двох методів. Перший метод спочатку використовує газ для видалення масла перед азотуванням. Потім використовуйте порошок оксиду алюмінію для піскоструминної обробки поверхні (абразивне очищення). Другий спосіб полягає в нанесенні на поверхню фосфатного покриття.
Відпрацьоване повітря печі азотування
Помістіть оброблені деталі в піч для азотування та закрийте кришку печі, щоб нагрітися, але перед нагріванням до 150 градусів піч повинна бути вичерпана. Основною функцією печі є запобігання контакту вибухонебезпечного газу з повітрям при розкладанні аміаку, а також запобігання окисленню поверхні оброблюваного предмета і підставки.
В якості газу використовується аміак і азот. Необхідні умови для видалення повітря з топки такі:
①Після встановлення деталей, що підлягають обробці, кришку печі герметично закривають і запускають безводний аміак, а швидкість потоку максимально висока.
②Установіть автоматичний контроль температури нагрівальної печі на 150 градусів і почніть нагрівання (зауважте, що температура печі не може перевищувати 150 градусів).
③Коли повітря в печі видаляється менше ніж на 10 відсотків або вихлопний газ містить більше 90 відсотків NH3, тоді температура печі підвищується до температури азотування.
Швидкість розкладання аміаку
Азотування здійснюється шляхом контактування інших легуючих елементів із азотом, що виникає, але виробництво азоту, що виникає, полягає в тому, що сама сталь стає каталізатором, коли газоподібний аміак вступає в контакт із нагрітою сталлю, щоб сприяти розкладанню аміаку.
Хоча азотування можна проводити в аміаку з різною швидкістю розкладання, швидкість розкладання зазвичай становить 15-30 відсотків, а товщина, необхідна для азотування, підтримується принаймні 4-10 годин, а температура обробки підтримується на рівні приблизно 520 градусів.
Заспокойся
Більшість промислових печей для азотування мають теплообмінники для швидкого охолодження нагрівальної печі та оброблених деталей після завершення азотування. Тобто після завершення азотування потужність нагріву вимикається, щоб знизити температуру печі приблизно на 50 градусів, а потім швидкість потоку аміаку подвоюється і запускається теплообмінник.
У цей час зверніть увагу на наявність бульбашок у скляній пляшці, з’єднаній з випускною трубою, щоб підтвердити надлишковий тиск у печі. Після того як газоподібний аміак, що вводиться в піч, стає стабільним, швидкість потоку аміаку можна зменшити, доки в печі не буде підтримуватися позитивний тиск.
Коли температура в печі падає нижче 150 градусів, кришку печі можна відкрити після введення повітря або азоту за допомогою методу видалення газу в печі, як описано вище.
Газове азотування
Газове азотування було опубліковано німецьким AF ry у 1923 році. Заготовку поміщали в піч, і газ NH3 безпосередньо подавали в піч для азотування при 500-550 градусах і витримували протягом 20-100 годин для розкладання газу NH3 в атомарний стан.
Обробка азотуванням (N) газом і (H) газом є основною метою створення зносостійкого та стійкого до корозії шару суміші на поверхні сталі. Його товщина становить близько 0.02-0.02 м/м, і його природа надзвичайно тверда Hv 1000 ~1200 і надзвичайно крихка. Швидкість розкладання NH3 змінюється залежно від швидкості потоку та температури.
Чим більша швидкість потоку, тим нижча швидкість розкладання, чим менша швидкість потоку, тим вище швидкість розкладання, а чим вища температура, тим вище швидкість розкладання. Чим нижче температура, тим менше швидкість розкладання. Газ NH3 піддається термічному розкладанню при 570 градусах наступним чином:
NH3 →〔N〕Fe плюс 3/2 H2
Потім розкладений N дифундує на поверхню сталі, утворюючи. Газове азотування фази Fe2-3N, загальним недоліком є те, що загартований шар є тонким, а час азотування тривалий.
Газове азотування має низьку ефективність через розкладання NH3 для азотування, тому, як правило, вибирають сталі, придатні для азотування, такі як містять Al, Cr, Mo та інші азотуючі елементи, інакше азотування буде неможливим.
Зазвичай використовуються JIS і SACM1. Нові JIS, SACM645 і SKD61 також називають гартуванням і відпуском із зміцненням і посиленням. Оскільки Al, Cr, Mo тощо є елементами, які підвищують температуру точки перетворення, температура гарту вища, а температура відпустки також вища, ніж у звичайних конструкційних легованих сталей. Відпускна крихкість виникає при тривалому нагріванні при температурі азотування, тому загартування і відпустку застосовують заздалегідь.
Азотування газом NH3, оскільки поверхня шорстка, тверда та крихка через тривалий час, її нелегко шліфувати, а тривалий час не є економічним. Використовується для азотування живильної трубки та гвинтового стрижня машини для лиття пластмас під тиском.
Рідке азотування
Основна відмінність рідкого нітроцементування полягає в тому, що в азотованому шарі є фаза Fe3Nε, існує фаза Fe4Nr, але немає нітриду фази Fe2Nξ. Сполука фази ξ є твердою та крихкою в процесі азотування, що має низьку в’язкість, і рідкого нітроцементування Метод полягає у видаленні іржі, знежиренні, попередньому нагріванні заготовки та поміщенні її в тигель для азотування.
Тигель виготовляється з TF-1 як основної солі, і його нагрівають до 560-600 градуса від кількох хвилин до кількох годин. , Глибина шару азотування визначається відповідно до величини зовнішнього навантаження на заготовку. Під час обробки на дно тигля необхідно вставити повітряну трубку для розкладання певної кількості повітряного азотуючого агента на CN або CNO, які проникатимуть і дифундують на робочу поверхню, щоб зовнішня сполука поверхні заготовки становить 8-9 масових відсотків N і невеликої кількості C і дифузійного шару.
Атоми азоту дифундують в основу -Fe, щоб зробити сталь більш стійкою до втоми. Під час періоду азотування через розкладання та споживання CNO, тому необхідно постійно перевіряти склад солі протягом 6-8 годин обробки, щоб відрегулювати об’єм повітря або додати нову сіль.
Матеріалом для обробки рідким м’яким азотуванням є металеве залізо. Твердість поверхні після азотування вища, якщо твердість поверхні містить Al, Cr, Mo, Ti, і що більше вмісту золота, то менша глибина азотування, як-от вуглецева сталь Hv 350 -650, нержавіюча сталь Hv {{1} }, азотована сталь Hv 800-1100.
Рідке нітроцементування підходить для зносостійких і стійких до втоми автомобільних деталей, швейних машин, фотоапаратів тощо, таких як обробка гільз циліндрів, обробка клапанів, обробка ствола поршня та недеформівні прес-форми. До країн, що використовують рідке нітроцементування, відносяться країни Західної Європи, США, Радянський Союз і Японія.
Іонне азотування
Цей метод полягає в тому, що заготовку поміщають у піч для азотування, попередньо вакуумують піч до 10-2-10-3 торр (㎜Hg), потім вводять газ N2 або змішаний газ N2 і H2 і регулюють піч, щоб досягти {{4} } Torr, з'єднайте корпус печі з анодом, заготовку з катодом і прикладіть сотні вольт постійної напруги між двома полюсами.
У цей час газ N2 в печі буде яскраво розряджатися на позитивні іони і рухатися до робочої поверхні. Напруга різко падає, змушуючи позитивні іони кидатися на поверхню катода з високою швидкістю, перетворюючи кінетичну енергію в енергію газу, так що температура поверхні заготовки може підвищуватися через вплив іонів азоту на поверхню. заготовки бризкають Fe.CO та іншими елементами для з’єднання з іонами азоту. FeN, в результаті, нітрид заліза поступово адсорбується на заготовці для отримання азотування.
Іонне азотування в основному використовує азот, але якщо додається вуглеводневий газ, його можна використовувати для іонного м’якого азотування, але зазвичай це називають іонним азотом. Хімічна обробка, концентрацію азоту на поверхні заготовки можна регулювати шляхом зміни співвідношення парціального тиску змішаного газу (N2 плюс H2), заповненого в піч.
При чистому іонному азотуванні однофазна структура r′ (Fe4N) на робочій поверхні містить вміст азоту. При 5,7–6,1 відсотках маси товщина шару знаходиться в межах 10мкм. Шар суміші міцний і не пористий, і його нелегко відпасти. Оскільки нітрид заліза постійно поглинається деталлю та дифундує всередину, структура від поверхні до внутрішньої послідовно змінюється FeN → Fe2N → Fe3N→ Fe4N, однофазна ε (Fe3N) містить 5.{{13 }}.0% мас. N, а однофазний ξ (Fe2N) містить 11.0-11.35% мас.
Іонне азотування спочатку генерує r-фазу, а потім додає. У випадку карбіду водню, складовий шар і дифузійний шар, які перетворюються на епсилон-фазу, збільшення дифузійного шару значною мірою сприяє збільшенню втомної міцності. є найкращим у фазі ε.
Ступінь обробки іонним азотуванням може починатися від 350 градусів. Тривалість обробки може становити кілька хвилин або навіть тривалий час, враховуючи матеріал і пов’язані з ним механічні властивості. Цей спосіб такий же, як і попередній метод азотування методом термічного розкладання. Спосіб інший. Оскільки цей метод використовує високу енергію іонів, такі матеріали, як нержавіюча сталь, титан, кобальт тощо, які в минулому вважалися складними для обробки, також можна легко обробити з чудовим поверхневим зміцненням.
Чи є у вас конкретні запитання щодоПослуги механічної обробки? Зв'яжіться з Yogie!Наші інженери з продажу працюватимуть з вами від початку до кінця, щоб забезпечити виконання вашого проекту відповідно до ваших вимог.
Крім того,йогє професійним виробником дляГірничодобувне обладнання, Верстати з ЧПУ, іЧастини машинбільше 20 років.
