Pomagajte razvoju spletnega mesta, delite članek s prijatelji!

Nitenje jekla je sorazmerno nova tehnologija difuzne nasičenosti površinskega sloja z dušikom. Njegov avtor je bil akademik N. P. Chizhevsky, ki je predlagal uporabo edinstvene tehnike za bistveno izboljšanje delovnih lastnosti in parametrov jeklenih izdelkov. Do 20. let prejšnjega stoletja se metoda ni uporabljala v industrijskem merilu.

Načelo procesa

Če primerjamo nitriranje s tradicionalno cementacijo, prva možnost ponuja številne pomembne prednosti, ki niso značilne za druge tehnologije. Zato se še vedno šteje za najboljši in najučinkovitejši način obdelave jeklenih konstrukcij, da se dosežejo maksimalni kazalniki trdnosti brez dodatne toplotne obdelave. Prednost te tehnike je tudi ohranitev prejšnje velikosti obdelovanca, ki omogoča, da se nanese na končne izdelke, ki so bili termično utrjeni z visokim temperiranjem in brušenjem do končne oblike. Uspešno dokončanje nitriranja omogoča končno poliranje in druge tretmaje.

Postopek se izvaja pod vplivom amoniaka, ki se segreje na določene temperature. Zaradi tega je material nasičen z dušikom in pridobi maso edinstvenih lastnosti, vključno:

  • izboljšana odpornost kovinskih delov na obrabo, kar je zagotovljeno s povečanjem indeksa trdote njihove površinske plasti;
  • višja vzdržljivost ali utrujajoča trdnost obdelovanca;
  • pridobitev odporne protikorozijske zaščite, ki ostane enaka tudi pri izpostavljenosti vodi, zraku in plinu-zraku.

Deli, obdelani z dušikom, so veliko boljši od podobnih izdelkov, ki podležejo cementiranju. Znano je, da po drugem postopku plast ohranja stabilno trdoto le pod pogoji, da temperaturni indeksi ne presegajo 225 stopinj. V primeru dušika je najvišji prag 550−600 stopinj. To je posledica razvoja površinskega sloja, ki je večkrat močnejši od tradicionalnega utrjevanja in cementiranja.

Obdelava jekla z dušikom

Postopek se izvaja v hermetično zaprtem okolju železa, segretega na 500–600 stopinj Celzija, ki je nameščen v peči. Točna temperatura dušilke (zaprta retorta) je določena z načinom in pričakovanim rezultatom. Enako velja za čas postopka. Vsebnik vsebuje elemente iz jekla, ki bodo nasičeni z dušikom.

V procesu izvajanja delovanja se amonijak dovajamo v retorto iz jeklenke, za katero je značilna sposobnost disociacije (razgradnje) pod vplivom določene temperature. Mehanizem nitriranja lahko opišemo z naslednjo formulo: 2 NH3 → 6H + 2N.

Tako nastane plast nitridov na površini železovih izdelkov, za katere je značilna posebna trdota. Takoj po končanem postopku se peč ohladi skupaj s tokom amoniaka. Takšna dejanja lahko določijo učinek na trdoto plasti in preprečijo oksidacijo površine.

Debelina nitridne plasti doseže 0, 3-0, 6 milimetra. Kot rezultat, potreba po toplotni obdelavi za izboljšanje učinkovitosti moči se preprosto izgubi. Nastanek dušikove plasti se izvaja po kompleksni shemi, vendar so ga z dolgoročnimi študijami preučevali čim bolj podrobno. V zlitini se pojavijo naslednje faze:

  • Trdna raztopina Fe3N z vsebnostjo dušika 8, 0–11, 2%;
  • Trdna raztopina Fe4N z vsebnostjo dušika 5, 7–6, 1%;
  • Raztopina N v α-žlezi.

Če je mogoče postopek pripeljati na temperaturo 591 stopinj Celzija, nam to omogoča, da opazimo drugo α-fazo. Ko dosežete mejo nasičenosti, se pojavi druga faza. Eutektoidna razgradnja proizvede 2, 35% dušika.

Kateri dejavniki vplivajo na nitriranje

Naslednji dejavniki vplivajo na postopek:

  • temperaturne razmere;
  • tlak plina;
  • podaljšano nitriranje.

Končni rezultat lahko določimo s stopnjo razgradnje zdravilne učinkovine, ki se giblje med 15 in 45%. Poleg tega je pomembno upoštevati eno značilnost: večja kot je odčitavanje temperature, slabše so lastnosti trdnosti dušikove plasti, temveč višja je hitrost difuzije. Trdota je posledica koagulacije nitridov.

Da bi iz postopka »iztisnili« največje pozitivne lastnosti in skrajšali čas obdelave, nekateri metalurgi opravljajo dvostopenjski način delovanja . V začetni fazi je jeklo pod vplivom temperature 525 stopinj obogateno z dušikom. To je dovolj za obogatitev zgornjih plasti in povečanje trdote.

Naslednja faza vključuje uporabo višjega temperaturnega režima od 600 do 620 stopinj Celzija. V tem primeru globina pridobljenega sloja doseže določene vrednosti, celoten proces pa se pospeši skoraj dvakrat. Vendar pa kazalniki trdote ostajajo enaki kot pri enostopenjski obdelavi.

Vrste obdelanega jekla

Sodobna metalurgija uporablja tehnologijo nitriranja za obdelavo ogljikovih in legiranih jekel, kjer je delež ogljika 0, 3–0, 5% . Visok uspeh postopka je viden pri izbiri legirnih kovin, ki lahko ustvarijo nitrid z visoko toplotno odpornostjo in trdoto. Na primer, posebna učinkovitost postopka je značilna pri uporabi tistih struktur, ki vsebujejo aluminij, molibden, krom in druge podobne surovine. Takšne jeklene gredice se imenujejo nitrel.

Molibden lahko prepreči temperaturno krhkost, ki jo povzroči počasno ohlajanje jekla po uspešnem zaključku predelave. Posledično material pridobi naslednje značilnosti:

  • Trdota ogljikovega jekla - HV 200−250;
  • Zlitina - HV 600−800;
  • Nitralloy do HV 1200 in še višje;

Priporočene blagovne znamke

Izbira določenih vrst jekla je določena z obsegom delovanja kovinskega elementa. Večina metalurgov razlikuje med naslednjimi merili:

  • Če potrebujete dele z visoko površinsko trdoto, izberite blagovno znamko 38Х2МЮА. Ima visoko vsebnost aluminija, kar povzroča nizko deformacijsko odpornost izdelka. Če aluminij ni v jeklu, to negativno vpliva na trdoto in odpornost proti obrabi, čeprav razširi področje uporabe in omogoča reprodukcijo najbolj kompleksnih struktur in obdelovancev;
  • Pri izdelavi orodnih strojev se uporabljajo izboljšane vrste legiranega jekla 40X, 40HFA;
  • Če govorimo o izdelavi delov z velikim tveganjem za ciklične upogibne obremenitve, uporabite izdelke pod znamkami 30Х3М, 38ХГМ, 38ХНМФА, 38ХН3МА;
  • Kar se tiče gorivnih elementov, kjer je potrebna uporaba naprednih kovinskih izdelkov z visoko natančnostjo izdelave, je smiselno izbrati 30H3MF1;

Faze postopka

Pripravljalna faza, obdelava z dušikom in končna obdelava površinskega sloja jekla in zlitin se izvaja z več koraki:

  • Priprava kovine s toplotno obdelavo, med katero se izvaja utrjevanje in visoko temperiranje. Notranjost izdelka pridobi značilno viskoznost in moč. Utrjevanje se izvaja pod vplivom visokih temperatur, do 940 stopinj. V prihodnosti se material ohladi v olju ali vodi. Počitnice se izvajajo pri temperaturi 600-700 stopinj Celzija, kar je dovolj za povečanje trdote;
  • Za obdelavo surovcev je uporabljena metoda končnega brušenja materiala. V končnem rezultatu postane del pravilne velikosti;
  • Pomembno je zagotoviti vrsto previdnostnih ukrepov za tiste elemente, ki morajo biti nasičeni z dušikom. Med predelavo se uporabljajo enostavni sestavki, kot so tekoče steklo ali kositer, ki se uporabljajo z elektrolizo s plastjo, ki ni večja od 0, 015 milimetra. To vam omogoča, da tvorite tanek film, ki je neprepusten za dušik;
  • Naslednja faza vključuje nitriranje z uporabo zgoraj navedene tehnologije;
  • Na zaključni stopnji se deli pripeljejo v pričakovano stanje, gredice kompleksne oblike s tankimi stenami pa se okrepijo pri temperaturi 520 stopinj Celzija.

Za spremembo geometrijskih lastnosti obdelovanca po nitriranju je odvisna debelina nastalega sloja nasičenega z dušikom in uporabljene temperature. V vsakem primeru so odstopanja od pričakovane oblike manjša.

Pomembno je razumeti, da sodobna tehnologija obdelave z nitriranjem vključuje uporabo peči za gredi tipa . Maksimalni temperaturni indikatorji dosežejo 700 stopinj, zato je kroženje zraka prisiljeno. Mufel je vgrajen v pečico ali zamenljiv.

Pri uporabi dodatnega muffla je proces obdelave veliko hitrejši. Posledica je, da je rezervna dušilka naložena takoj, ko je prva pripravljena. Res je, da ta metoda ni razširjena zaradi visokih stroškov.

Možnosti medijev za obdelavo

Trenutno je povpraševanje po obdelavi jekla z jeklenimi gredicami v mediju amoniak-propan . V tem primeru imajo metalurgi možnost, da tri ure zdržijo surovine pod vplivom 570 stopinj. Karbonitridna plast, ki nastane pri takih pogojih, ima najmanjšo debelino, vendar so kazalniki trdnosti in odpornosti proti obrabi veliko višji od tistih pri variantah, ki so bile izumljene po običajni metodi. Trdota te plasti je v območju 600–1100 HV.

Tehnologija je še posebej nujna pri izbiri izdelkov iz legiranih zlitin ali jekla, ki so podvrženi visokim zahtevam za obratovalno vzdržljivost.

Prav tako nič manj priljubljena rešitev je uporaba tehnologije žarjenja izpušnih plinov, ko se material okrepi v izpustnem mediju, ki vsebuje dušik in povezuje kovinske izdelke s katodo. Posledica tega je, da obdelovanec pridobi negativno nabito elektrodo, v žarnici pa pozitivno naelektreno.

Tehnologija zmanjša trajanje delovanja večkrat. Med plusom in minusom se pojavi izpust, plinski ioni pa delujejo na površino katode in segrejejo. Takšen vpliv se izvaja v več fazah: \ t

  • na začetku pride do katodnega razprševanja;
  • nato čiščenje površine;
  • nato nasičenost.

V prvi fazi škropljenja se tlak 0, 2 milimetra živega srebra in napetost 1400 voltov vzdržuje 5–60 minut. V tem primeru se površina segreje na 250 stopinj Celzija. Druga faza vključuje uporabo tlaka 1-10 milimetrov živega srebra pri napetosti 400−1100 V. Postopek traja od 1 do 24 ur.

Še ena zelo učinkovita metoda zdravljenja je proces, ki vključuje nitriranje v tekočini na osnovi staljenega cianista pod vplivom temperature 570 stopinj Celzija.

Koristi tehnologije

Trenutno je tehnologija nitriranja najbolj priljubljena rešitev za doseganje najboljših kazalnikov učinkovitosti kovinskih delov. S pravim pristopom je zagotovljena najboljša odpornost proti obrabi, plasti, ki nastanejo pri takšni obdelavi, pa so zelo odporne proti koroziji. Strukture, ki so bile obdelane, ne potrebujejo dodatnega toplotnega utrjevanja. Zaradi takšnih lastnosti se nitriranje šteje za ključni proces predelave elementov v strojništvu, gradnji strojnih orodij in drugih področjih, kjer se pojavljajo visoke zahteve glede sestavnih delov.

Tehnologija ima poleg številnih prednosti svoje pomanjkljivosti, ki so visoke cene in trajanje postopka. Pri temperaturi 500 stopinj Celzija lahko dušik prodre do 0, 01 milimetra. V tem primeru celotno trajanje postopka doseže eno uro.

Pomagajte razvoju spletnega mesta, delite članek s prijatelji!

Kategorija:

Obdelava kovin