Нитрирање на челик: опис и карактеристики на постапката

Принцип на процесот

Ако се спореди нитридирањето со традиционалните јаглероди, првата варијанта нуди збир на значајни предности, некарактеристично за другите технологии. Поради оваа причина, се уште се смета за најдобар и најефикасен начин за преработка на челични конструкции со цел да се добијат максимални вредности на силата без употреба на дополнителна термичка обработка. Плус метод се смета за зачувување на стариот димензии блок, кој ви овозможува да го користите веќе на готовиот производ, кој има положено термички стврднување и кален и мелење до конечната форма. Успешното завршување на азот овозможува финално полирање и друга обработка.

Процесот се изведува под влијание на амонијак, кој се загрева до одредени температури. Како резултат на тоа, материјалот е подложен на азотната сатурација и Добива многу уникатни својства, вклучувајќи:

• Подобрена отпорност на абење на металните делови, која се обезбедува со зголемување на индексот на цврстина на нивниот површински слој;
• поголема издржливост или замор на работното парче;
• купување на стабилна заштита од корозија, која останува иста, дури и кога е изложена на вода, воздух и гас-воздух.

Деловите што се третираат со азот се многу подобри од слични производи кои се зацементирани. Познато е дека по втората постапка слојот одржува стабилна цврстина само во услови кога температурните индекси не надминуваат 225 степени. Во случај на азот, максималниот праг е 550-600 степени. Ова се должи на развојот на површинскиот слој, кој е неколку пати посилен од традиционалното стврднување и карбуризирање.

Механизмот на азотен третман на челик

Постапката е во загреан до 500-600 степени Целзиусови запечатена околина од железо, која е инсталирана во рерната. Точната температура на муфелот (затворен реторт) се одредува од режимот и од очекуваниот резултат. Истото важи и за времето на постапката. Во садот се поставуваат елементи од челик, кои ќе бидат заситени со азот.

Во процесот на извршување на дејството во ретортот, амонијакот се снабдува од цилиндерот, кој се карактеризира со неговата способност за дисоцијација (распаѓање) под влијание на одредена температура. Механизмот на нитридирање може да се опише со следната формула: 2 NH3 → 6H + 2N.

Како резултат на тоа, на површината на производи од железо се формира слој од нитриди, за кој е карактеристична посебна цврстина. Откако ќе заврши процедурата, печката се лади заедно со протокот на амонијак. Со вакви дејства е можно да се поправи ефектот врз тврдоста на слојот и да се спречи оксидација на површината.

Дебелината на нитридниот слој достигнува 0,3-0,6 милиметри. Како резултат на тоа, потребата за термичка обработка за подобрување на силата е банална. Формирањето на азотниот слој се врши според сложена шема, меѓутоа, преку детално истражување, металурзите го проучувале на најточен начин. Следниве фази се појавуваат во легурата:

• Цврст раствор на Fe3N со содржина на азот од 8,0-11,2%;
• Цврст раствор на Fe4N со содржина на азот од 5,7-6,1%;
• Раствор N во α-железо.

Ако е можно да се доведе процесот на температура од 591 Целзиусови степени, ова ни овозможува да забележиме друга α-фаза. Кога ќе се достигне границата на сатурација, се појавува друга фаза. Еутектоидно распаѓање создава 2,35% азот.

Кои фактори влијаат врз азотирањето

Клучното влијание врз постапката е обезбедено со следните фактори:

• режим на температура;
• притисок на гасот;
• пролонгирање на азот.

Конечниот резултат, исто така, може да се утврди со степенот на распаѓање на активната супстанција, која варира помеѓу 15-45%. Покрај тоа, важно е да се земе во предвид уште една карактеристика: повисоката температура читања, на полошо карактеристики на силата на слој на азот, но над стапката на дифузија. Тврдоста се должи на коагулација на нитриди.

Да се ​​"притисне" надвор од постапката максимум од позитивни својства и да се скрати времето за обработка, некои металурзи практикуваат двостепена операција. Во почетната фаза челичната палка е збогатена со азот на температура од 525 степени. Ова е сосема доволно за да ги збогатиме горните слоеви и да ја зголемиме цврстината.

Следната фаза вклучува примена на повисоки температурни режими од 600 до 620 степени целзиусови. Во овој случај, длабочината на добиениот слој ги достигнува поставените вредности, а целиот процес се забрзува речиси двојно. Сепак, индексите на цврстина остануваат слични, како во случај на еднофазна обработка.

Сорти на обработен челик

Современата металургија користи азотна технологија за третман на јаглеродни и легирани челици, кадешто јаглеродна фракција е 0,3-0,5%. Високиот успех на постапката може да се забележи при изборот на легирање на метали способни за производство на нитриди со висока отпорност на топлина и цврстина. На пример, специјалната ефективност на процесот е карактеристична кога се користат оние структури во кои се концентрирани алуминиум, молибден, хром и други слични суровини. Таквите челични заготовки обично се нарекуваат нитралои.

Молибденот е во состојба да ја спречи кршливоста за ослободување, што е предизвикано од бавно ладење на челик по успешна обработка. На крајот, материјалот ги стекнува следните карактеристики:

• Цврстина на јаглероден челик - HV 200-250;
• Легура - HV 600-800;
• Нитралои до HV 1200 и уште повисоки;

Препорачани брендови

Изборот на специфични челични вредности се одредува според обемот на работа на металниот елемент. Во суштина металурзите ги разликуваат следниве критериуми:

• Ако треба да добиете делови со висока површинска тврдост, одберете го брендот 38X2MUA. Има висока содржина на алуминиум, што предизвикува отпорност на ниска деформација на производот. Ако во челикот нема алуминиум, ова негативно влијае на тврдоста и отпорноста на абење, иако го проширува обемот на примена и овозможува репродукција на најкомплексните структури и празнини;
• Во индустријата на машински алатки, подобрените оценки од легиран челик 40X, 40HFA;
• Кога станува збор за производство на делови со висок ризик на циклични товари на кривината, користете производи под брендовите 30H3M, 38HGM, 38HNMFA, 38HN3MA;
• Што се однесува до составните делови на горивото, каде што е потребно да се користат најсофистицираните метални производи со висока точност на производство, има смисла да се избере 30X3MF1;

Фази на постапката

Подготвителна фаза, азотен третман и завршна обработка на површинскиот слој од челик и легури се изведуваат со неколку фази:

• Подготовка на метал со термичка обработка, при што се вршат стврднувања и високи температури. Внатрешноста на производот добива карактеристична вискозност и сила. Стврднување се врши под влијание на високи температури, до 940 степени. Потоа, материјалот е дозволено да се излади во масло или вода. Оставањето се изведува во температурен режим од 600-700 степени Целзиусови, што е доволно за да се добие зголемена цврстина;
• Што се однесува до обработката на празнините, тоа е завршено со методот на конечно мелење на материјалот. Во конечниот резултат, делот ги стекнува потребните димензии;
• Важно е да се обезбедат бројни мерки на претпазливост за оние елементи кои мора да бидат заситени со азот. Во процесот на обработка на едноставни композиции како течни стакло или калај се применуваат, кои се применуваат со електролиза со слој не повеќе од 0,015 милиметри. Ова овозможува да се формира тенок филм, непропустлив за азот;
• Следниот чекор вклучува nitriding на технологија споменати погоре;
• На завршната фаза, деталите се доведуваат до очекуваната состојба, а празнините од сложена форма со тенки ѕидови се засилени на температура од 520 степени Целзиусови.

Што се однесува до промена на геометриските својства на палтата после азотирање, тоа се определува со дебелината на добиениот азотониран слој и применетите температури. Во секој случај, отстапувањата од очекуваната форма се незначителни.

Важно е да се разбере дека модерната технологија на обработка со нитридирање подразбира користење на печки од типот на рудникот. Максималната вредност на температурата достигнува 700 степени, па циркулацијата на воздухот станува принудена. Мјуфелот може да се вгради во рерната или да се отстранува.

Кога се користи дополнителен муфел, процесот на обработка е многу побрз. Како резултат на тоа, резервниот муфел се вчитува веднаш штом првата е подготвена. Навистина, овој метод не беше широко користен поради високите трошоци.

Варијанти на медиуми за обработка

Во моментов, азотот за обработка на челик празни места во амониум-пропан медиум. Во овој случај, металурзите можат да издржат суровини под влијание од 570 степени за три часа. Карбонитрид слојот формиран во такви услови има минимална дебелина, но силата и отпорноста на абење се многу повисоки од оние кои биле измислени со вообичаениот метод. Тврдоста на овој слој е во опсег од 600-1100 HV.

Оваа технологија е особено неопходна при изборот на производи од легирани легури или челик, кои подлежат на високи барања за оперативната издржливост.

Друго подеднакво популарно решение е употребата на технологија за сјај на празнење, кога материјалот е зајакнат во медиум којшто го испразнува азот, што ги поврзува металните производи со катодата. Како резултат на тоа, работното парче добива негативно наелектризирана електрода, а муфелот има позитивно наелектризирана електрода.

Оваа технологија ви овозможува да го скратите времетраењето на акцијата неколку пати. Помеѓу плус и минус има испуст, а јони на гасот дејствуваат на површината на катодата и го загреваат. Ова влијание се спроведува во неколку фази:

• прво се случува катодското распрскување;
• потоа чистење на површината;
• тогаш сатурација.

Во првата фаза прскање може да издржи притисок од 0,2 милиметар на жива и напон 1400 волти за 5-60 минути. Во овој случај, површината се загрева до 250 степени Целзиусови. Вториот чекор вклучува употребата на голем притисок од 1-10 милиметри на жива на напон од 400-1100 V. бара 1-24 часа за постапката.

Друг многу ефикасен метод за третман е процес на сенка, што подразбира нитрирање во течност базирано на стопена цијанид под влијание на температура од 570 степени Целзиусови.

Технологија предности

Во моментов се разгледува технологијата на нитрирање најпопуларно решение за да се постигне најдобра изведба на метални делови. Со вистинскиот пристап, се обезбедува најдобра отпорност на абење, а слоевите добиени како резултат на овој третман добиваат висока отпорност на корозија. Обработените конструкции не треба дополнително термичко стврднување. Поради таквите особености, азотирањето се смета за клучен процес за обработка на елементи во машинската зграда, конструкцијата на машински алати и други области каде што високите барања се поставени на составните делови.

Меѓутоа, покрај бројните предности, технологијата има свои недостатоци, што се високите трошоци и времетраењето на постапката. При температурен режим од 500 Целзиусови степени, азотот може да навлезе 0,01 милиметри. Во овој случај, вкупното траење на процесот достигнува еден час.