Азотирането се отнася до процес на химична топлинна обработка, при който азотните атоми проникват в повърхността на детайла в определена среда при определена температура. Азотираните продукти имат отлична устойчивост на износване, устойчивост на умора, устойчивост на корозия и устойчивост на висока температура.
Въведение в обработката с азотиране
Елементите от алуминий, хром, ванадий и молибден в традиционната легирана стомана са много полезни за азотиране. Тези елементи образуват стабилни нитриди, когато влязат в контакт с примитивни азотни атоми при температури на азотиране. Молибденът, по-специално, действа не само като нитридообразуващ елемент, но и като намаляване на крехкостта, което се получава при температури на азотиране. Елементите в други легирани стомани, като никел, мед, силиций, манган и др., не допринасят много за характеристиките на азотиране. Като цяло, ако стоманата съдържа един или повече елементи, генериращи нитрид, ефектът след азотиране е по-добър. Сред тях алуминият е най-силният нитриден елемент и резултатите от азотирането, съдържащи 0.85 ~ 1,5% алуминий, са най-добри. В случай на хром-съдържаща хромна стомана, ако има достатъчно съдържание, също могат да се получат добри резултати. Въпреки това въглеродната стомана без сплав не е подходяща за азотиране на стомана, тъй като азотираният слой, генериран от нея, е много крехък и лесен за отлепване.
Има шест вида азотна стомана, които обикновено се използват, както следва:
(1) Нисколегирана стомана, съдържаща алуминий (стандартна азотирана стомана)
(2) Средно въглеродна нисколегирана стомана, съдържаща хромен елемент SAE 4100,4300,5100,6100,8600,8700,9800 серии.
(3) Стомана за гореща обработка (съдържаща около 5% хром) SAE H11 (SKD-61)H12, H13
(4) Феритна и мартензитна неръждаема стомана SAE 400 серия
(5) Серия SAE 300 от аустенитна неръждаема стомана
(6) Неръждаема стомана с втвърдяване чрез утаяване 17-4PH, 17-7pH, A-286 и т.н.
Стандартната азотирана стомана, съдържаща алуминий, може да получи висока твърдост и висока износоустойчива повърхност след азотиране, но нейният закален слой също е много крехък. Напротив, нисколегираната стомана, съдържаща хром, има по-ниска твърдост, но втвърденият слой е относително пластичен и повърхността му също има значителна устойчивост на износване и устойчивост на лъч. Ето защо при избора на материали е подходящо да се обърне внимание на характеристиките на материалите и да се използват пълноценно техните предимства, за да отговарят на функцията на частите. Инструменталните стомани като H11(SKD61) и D2(SKD-11) имат висока повърхностна твърдост и силно въздействие върху якостта на сърцевината.
Увеличете устойчивостта на износване, твърдостта на повърхността, границата на умора и устойчивостта на корозия на стоманените части.
Технически процес
• Почистване на повърхността на детайла преди азотиране
Повечето части могат да бъдат азотирани веднага след обезмасляване с газ. Някои части също трябва да бъдат почистени с бензин, но ако окончателният метод на обработка преди азотиране се използва при полиране, шлайфане, полиране и т.н., може да се получат повърхностни слоеве, които възпрепятстват азотирането, което води до неравномерни слоеве на азотиране или дефекти при огъване след азотиране. По това време трябва да се използва един от следните два метода за отстраняване на повърхностния слой. Първият метод е да се отстрани маслото с газ преди азотиране. След това повърхността се почиства абразивно с прах от абразивен оксид. Вторият метод е да се третира повърхността с фосфатно покритие.
• Отвеждане на въздуха от пещта за азотиране
Обработените части се поставят в пещта за азотиране и капакът на пещта може да се нагрее след запечатване, но въздухът трябва да бъде отстранен от пещта преди нагряване до 150 градуса C.
Основната функция на изпускателната пещ е да предотврати експлозивния газ, причинен от разлагането на амонячен газ и контакта с въздуха, и да предотврати повърхностното окисление на обработения материал и опората. Използваните газове са амоняк и азот.
Правилата за отстраняване на въздуха от пещта са както следва:
① След като обработените части са монтирани, капакът на пещта се запечатва и се стартира безводният газ амоняк, като скоростта на потока е възможно най-голяма.
② Задайте автоматичния контрол на температурата на нагревателната пещ на 150 градуса и започнете нагряването (имайте предвид, че температурата на пещта не може да бъде по-висока от 150 градуса).
③ Когато въздухът в пещта се отстрани до по-малко от 10%, или изпуснатият газ съдържа повече от 90% NH3, температурата на пещта се повишава до температурата на азотиране.
Скорост на разлагане на амоняк
Азотирането се извършва в контакт с други легиращи елементи и първичен азот, но производството на първичен азот, тоест самата стомана става катализатор, когато амонякът е в контакт с нагряващата стомана и насърчава разлагането на амоняка.
Въпреки че азотирането може да се извърши при различни скорости на разлагане на амоняка, обикновено се използва скорост на разлагане от 15 до 30%, необходимата дебелина на азотирането се поддържа за най-малко 4 до 10 часа, а температурата на обработка се поддържа около 520 градуса C .
охлаждане
Повечето промишлени пещи за азотиране имат топлинни превключватели за бързо охлаждане на пещта и обработка на частите след завършване на азотирането. Тоест, след завършване на азотирането захранването на отоплението се изключва, температурата на пещта се намалява с около 50 градуса C и след това скоростта на потока на амоняка се удвоява и превключвателят за топлина се отваря. По това време е необходимо да се наблюдава дали има преливане на мехурчета в стъклената бутилка, свързана с изпускателната тръба, за да се потвърди положителното налягане в пещта. След като амонячният газ се утаи в пещта, потокът на амоняк може да бъде намален, докато се поддържа положителното налягане в пещта. Когато температурата на пещта падне под 150 градуса C, се използва описаният по-горе метод за отстраняване на пещния газ и капакът на пещта може да се отвори след въвеждането на въздух или азот.
NH3 → [N] Fe + 3/2 H2
Разграденият азот се дифузира в повърхността на стоманата, за да се образува. Газово азотиране с фаза Fe2-3N, общият недостатък на тънкия втвърдяващ слой и дългото време за обработка на азотиране.
Газовото азотиране, дължащо се на разлагането на NH3 за ефективност на азотиране, е ниско, така че обикновено е фиксиран избор на стомана, подходяща за азотиране, като Al, Cr, Mo и други азотиращи елементи, в противен случай азотирането не може да се извърши, като се използва JIS, SACM1 нов JIS, SACM645 и SKD61 за укрепване и заздравяване на обработката, известна също като закаляване Al, Cr, SKD61. Mo и други елементи повишават температурата на точката на трансформация, така че температурата на охлаждане е висока, а температурата на темпериране е по-висока от тази на обикновената структурна легирана стомана, която е закалена крехкост между температурата на азотиране за дълго време, така че темперирането и предварително се прилага заздравяваща обработка. Азотирането на газ NH3, тъй като повърхността е грапава за дълго време, твърда и крехка, не е лесно да се смила и дълго време не е икономично, се използва за азотиране на захранващата тръба и винта на машината за леене под налягане на пластмаса.
Течно азотиране
Основната разлика на течното меко азотиране е, че има Fe3Nε фаза в азотиращия слой, Fe4Nr фазата съществува и не съдържа Fe2Nξ фазов нитрид, а ξ фазовите съединения са твърди и крехки нитриди, които са с ниска якост при обработка с азотиране. Методът на течно меко азотиране се състои в обработка на детайла, първо отстраняване на ръжда, обезмасляване, предварително загряване и след това поставяне в тигела за азотиране, който е основният солен агент TF-1. Той се нагрява до 560 ~ 600 градуса за няколко минути до няколко часа, в зависимост от външното натоварване на детайла и определя дълбочината на азотиращия слой, при обработката трябва да се прекара въздушна тръба в дъното на тигел за разлагане на CN или CNO с определено количество въздушно азотиращ солев агент, проникващ и дифундиращ към работната повърхност. Най-външното съединение на повърхността на детайла е 8 ~ 9% wt N и малко количество C и дифузионен слой, азотните атоми дифундират в основата -Fe, за да направят стоманата по-устойчива на умора, по време на периода на азотиране поради разлагането на потреблението на CNO, така че постоянно се тества в рамките на 6 до 8 часа състав на солта, за да се регулира количеството въздух или да се добави нова сол.
Материалът, използван за обработка с течно меко азотиране, е метално желязо и повърхностната твърдост след азотиране е по-висока с Al, Cr, Mo и Ti елементи и колкото повече е съдържанието на злато, толкова по-плитка е дълбочината на азотиране, като въглеродна стомана Hv 350 ~ 650, неръждаема стомана Hv 1000 ~ 1200, азотирана стомана Hv 800 ~ 1100.
Течното меко азотиране е подходящо за устойчиви на износване и умора автомобилни части, шевни машини, камери и т.н., като обработка на цилиндрови втулки, обработка на клапани, обработка на бутални цилиндри и мухъл, който не е лесен за деформиране.
Йонно азотиране
Този метод се състои в поставяне на детайл в пещта за азотиране, изпомпване на вакуум в пещта до {{0}} ~ 10-3 Torr(㎜Hg) предварително и след това въвеждане на газ N2 или N{ {3}} H2 смес, настройте пещта на 1-10 Torr, свържете тялото на пещта към анода, детайла към катода и прекарайте стотици волта постоянно напрежение между двата полюса. По това време газът N2 в пещта ще произведе брилянтен разряд в положителни йони, движещи се към работната повърхност, и напрежението на катода ще спадне рязко за миг, така че положителните йони ще се втурнат към повърхността на катода при висока скорост, трансформиране на кинетичната енергия в газова енергия, което води до повишаване на температурата на повърхността на детайла и повърхността на детайла ще играе Fe.CO след въздействието на азотните йони. Такива елементи изпръскват и се комбинират с азотни йони в FeN, като по този начин железният нитрид постепенно се адсорбира върху детайла и произвежда азотиране, йонното азотиране е основно използването на азот, но ако добавянето на газ водороден карбид може да се използва за обработка с йонно меко азотиране , но обикновено се нарича лечение с йонно азотиране, концентрацията на азот върху повърхността на детайла може да се регулира чрез промяна на съотношението на парциалното налягане на смесения газ (N2 + H2), напълнен в пещта. По време на процеса на чисто йонно азотиране, еднофазната r '(Fe4N) тъкан, съдържаща съдържание на N, е 5,7 ~ 6,1% тегловни на работната повърхност, а дебелият слой е по-малък от 1 0 μm. Сложният слой е здрав, но не е порест и не пада лесно. Тъй като железният нитрид непрекъснато се адсорбира от детайла и се разпространява във вътрешността, структурата от повърхността към вътрешността е FeN → Fe2N → Fe3N→ Fe4N промяна на последователността, еднофазно съдържание на ε(Fe3N) N в 5,7 ~ 11,0% тегл. еднофазно съдържание на ξ(Fe2N) N в 11,0 ~ 11,35% тегл. Когато йонното нитридиране първо генерира r фазата и след това се добави серията водороден карбид, тя се превръща в ε-фазов слой от съединение и дифузионен слой, тъй като увеличаването на дифузионния слой има голяма помощ за увеличаване на якостта на умора. Фазата ε е най-добрата.
