Pomagajte razvoju spletnega mesta, delite članek s prijatelji!

Nitriranje jekla ni tako stara praksa razpršene nasičenosti njene površinske plasti z dušikom. V industrijskem merilu se ta metoda uporablja šele od 20. let prejšnjega stoletja. Ta postopek je predlagal akademik N.P. Chizhevsky bistveno izboljša kakovost jeklenih izdelkov na več načinov.

Bistvo procesa nitriranja

V primerjavi z cementiranjem ima nitriranje več pomembnih prednosti, zaradi česar je glavni način izboljšanja zmogljivosti jekla. Nitrirana plast ima visoko trdoto brez dodatne toplotne obdelave. Poleg tega po nitriranju ostane velikost obdelovanca praktično nespremenjena. Za razliko od procesa cementiranja se lahko uporablja za končne izdelke, ki so bili termično kaljeni z visokim temperiranjem in polirani do končnih oblik. Po nitriranju so deli popolnoma pripravljeni za fino poliranje in drugo obdelavo.

Nitriranje je obdelava jekla med segrevanjem v okolju z visoko vsebnostjo amoniaka. Zaradi tega je jeklena površina nasičena z dušikom in pridobi naslednje lastnosti:

  • Odpornost proti obrabi kovinskih delov se izboljša s povečanjem indeksa trdote njihove površinske plasti;
  • Naraščajoča vzdržljivost ali utrujenost trdnih jeklenih izdelkov;
  • Obdelan material dobi trpežno antikorozijsko zaščito, ki se vzdržuje ob stiku z vodo, zrakom in hlapnim zrakom.

Rezultati nitriranja so veliko bolj dragoceni v smislu nadaljnjega izkoriščanja kot kazalci izdelka po cementiranju. Tako lahko sloj po cementiranju ohranja stabilne vrednosti trdote pri temperaturi, ki ne presega 225 ° C, in plast z dušikom - do 550-600 ° C. Razlog za to je mehanizem samega nitriranja, zaradi česar nastane površinski sloj, ki je 1, 5–2-krat močnejši kot po strditvi in isti cementaciji.

Mehanizem za nitriranje

Običajno se ta postopek odvija pri 500-600 ° C v tesno zaprti retorti (muffle) železa, ki je vgrajena v peč. Segreje se na temperaturo, ki ustreza izbranemu načinu, in traja potreben čas. V žarnici, ki je posoda, položite jeklene elemente, ki bodo izpostavljeni nitriranju.

V retorti se amonijak neprekinjeno spušča iz jeklenke pod določenim pritiskom. V njem začne amonijak, ki ima dušik v molekuli, pod vplivom temperature, disociacijo (razgradnjo) po naslednji formuli:

2 NH 3 → 6 H +2 N,

od tod izhajajoči atomski dušik prodira v kovino z difuzijo. To vodi do nastajanja nitridov na površini železovih izdelkov. Za nitride in njihove trdne raztopine je značilna povečana trdota. Po koncu postopka se peč gladko ohladi s tokom amoniaka. Ta pristop določa učinek na trdoto plasti, ki preprečuje oksidacijo površine.

Debelina te nitridne plasti lahko variira od 0, 3 do 0, 6 mm. Zato ni potrebe po naknadni toplotni obdelavi, da bi povečali lastnosti trdnosti .

Oblikovanje plasti, bogate z dušikom, je kompleksno, vendar so jo metalurzi dobro preučili. V zlitini, ki nastane zaradi difuzije dušika v kovino, se opazijo 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.

Ko se postopek pripelje na temperaturo, ki presega 591 ° C, lahko opazimo dodatno α-fazo. Ko doseže mejo zasičenosti, generira naslednjo fazo. Eutektoidna razgradnja proizvede 2, 35% dušika.

Dejavniki, ki vplivajo na nitriranje

Glavne točke, ki ključno vplivajo na proces, so temperatura, tlak plina in dolgotrajno nitriranje. Učinkovitost je odvisna tudi od stopnje disociacije amoniaka, ki je lahko med 15 in 45% . Poleg tega obstaja določeno razmerje: višja je temperatura, nižja je trdota nitrirne plasti, temveč višja je stopnja difuzije. Indeks trdote je posledica koagulacije nitridov.

Da bi mehanizem uporabili do maksimuma in ga pospešili, uporabite dvostopenjski način. Začetna faza obogatitve z dušikom poteka pri temperaturah do 525 ° C, kar zagotavlja visoko trdoto zgornjih plasti jekla. Nato nitriranje prehaja v drugo fazo pri temperaturi od 600 ° C do 620 ° C. Hkrati pa v zelo kratkem času globina nitriranega sloja doseže nastavljene vrednosti, s čimer se celoten proces pospeši skoraj 2-krat. Vendar pa se trdota sloja, ki nastane zaradi stopnje pospeševanja, ne bo razlikovala od sloja, ki ga tvori standardna enostopenjska tehnika.

Kar je postalo nitrirano

Za nitriranje se uporabljajo tako ogljikova jekla kot legirana jekla, pri čemer je delež ogljika 0, 3-0, 5% . Najboljši rezultat se lahko doseže pri uporabi jekla z legirnimi kovinami, ki tvorijo najbolj odporne na toploto in trdne nitride. Tako je postopek nitriranja najbolj učinkovit za legirana jekla, ki vključujejo aluminij, molibden, krom in podobne kovine. Jeklo s tako sestavo se imenuje nitralloy. Zlasti molibden preprečuje temperaturno krhkost, ki jo povzroči počasno ohlajanje jekla po postopku nasičenja z dušikom. Značilnosti jekla po nitriranju: \ t

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

Hkrati, ko postane trdota skozi zlitinsko spojino višja, je debelina nitriranega sloja nižja. Najtanjši sloj je iz jekla z elementi iz kroma, volframa, niklja, molibdena.

Priporočene vrste jekla

Uporaba določenega razreda jekla je odvisna od nadaljnjega delovanja kovinskega elementa. Priporočene blagovne znamke za nitriranje, odvisno od namena izdelkov:

  • Če je potrebno pridobiti dele z visoko površinsko trdoto - razred jekla 38H2МЮА. Opozoriti je treba, da vsebuje aluminij, kar vodi do nizke odpornosti izdelka na deformacijo. Medtem ko uporaba ne-aluminijastih stopenj znatno zmanjšuje trdoto površine in odpornost proti obrabi, čeprav omogoča ustvarjanje bolj kompleksnih struktur;
  • Za obdelovalne stroje uporabljamo za izboljšanje kakovosti legiranega jekla 40X, 40HFA;
  • Za dele, ki so podvrženi cikličnim upogibnim obremenitvam - vrsta jekla 30Х3М, 38ХГМ, 38ХНМФА, 38ХН3МА;
  • Za enote goriva, katerih podrobnosti morajo biti izdelane z visoko natančnostjo - jeklo 30H3MF1. Da bi dobili večjo trdoto plasti, nasičene z dušikom, je ta vrsta jekla legirana s silicijem.

Tehnologija procesov

Priprava, zasičenost z dušikom in končna obdelava zgornje plasti jekla in zlitin vključujejo več korakov:

  1. Pripravljalna toplotna obdelava kovine, ki je sestavljena iz kaljenja in visoke temperacije. Notranjost izdelka postane bolj viskozna in trajna. Hlajenje poteka pri zelo visoki temperaturi okoli 940 ° C in se konča s hlajenjem v tekočini - olju ali vodi. Temperaturni pogoji popuščanja so 600-700 ° C, kar daje kovine ustrezno trdoto za rezanje;
  2. Obdelava obdelovancev, ki se konča z brušenjem. Po tem postopku del doseže želeno velikost;
  3. Previdnostni ukrepi za tiste dele proizvodov, ki morajo biti nasičeni z dušikom. V ta namen uporabite preproste formulacije, kot so kositrno ali tekoče steklo, ki jih nanesemo s plastjo, ki ne presega 0, 015 mm z elektrolizo. Tvorba tankega filma, neprepustnega za dušik;
  4. Nitriranje jekla po zgoraj navedeni tehnologiji;
  5. Dokončanje pripeljite do želenega stanja.

V tem primeru so zapletene oblike s tankimi stenami okrepljene pri 520 ° C.

Glede na spremembo geometrijskih parametrov izdelkov po postopku nitriranja je treba ugotoviti, da je odvisna od debeline nastalega sloja nasičenega z dušikom in uporabljenih temperatur. Vendar je ta sprememba v nobenem primeru nepomembna.

Opozoriti je treba, da sodobne metode obdelave kovin z metodo nitriranja potekajo v pečeh rudniške konstrukcije. Najvišja temperatura, ki lahko doseže 700 ° C, je prisotna v takih pečeh. Žarnica je lahko vgrajena v peč ali zamenljiva.

Postopek bo veliko hitrejši, če boste uvedli dodatno muffle. Nato se takoj po prvem pripravljenem pakiranju z obdelanimi praznimi polnili naloži rezervna dušilka z deli. Vendar pa uporaba te metode ni vedno ekonomsko upravičena, zlasti kadar so veliki proizvodi nasičeni z dušikom.

Možnosti medijev za mehanizem za nitriranje

Amoniak - medij propana

Nedavno je bila zelo aktivno uporabljena metoda obdelave kovine s plinom, ki je sestavljen iz ½ amoniaka in ½ propana ali enakih deležev amoniaka in endogasov. To okolje omogoča izvedbo postopka pri 3 urah pri 570 ° C. V tem primeru nastalo plast ogljikovega nitrida je označena z majhno debelino. Toda odpornost proti obrabi in njena trdnost sta precej višji od odpornosti plasti, ki jo dobimo po običajni metodi. Trdota te plasti je v območju 600-1100 HV. Tak pristop se uporablja za izdelke iz legiranih zlitin ali jekla, za katere so bile podane posebne zahteve za maksimalno obratovalno vzdržljivost.

Sijajni izpust

Uporablja se tudi tehnologija utrjevanja v izpušnem okolju, ki vsebuje dušik. V tem primeru se uporablja metoda žarjenja, ki povezuje kovinske dele s katodo. V tem primeru je slepa plošča negativno nabita elektroda, pri čemer je žarnica pozitivno nabita.

Ta tehnologija omogoča večkratno zmanjšanje trajanja postopka. Izpraznitev se vzbudi med plus in minus, plinske ione (N2 ali NH3) se potegnejo na površino katode in jo segrejejo na želeno temperaturo. To se dogaja v fazah: najprej razprševanje katode, površina se očisti in nato nasiči.

Prvo stopnjo škropljenja je treba izvajati pri tlaku 0, 2 mm Hg in napetosti 1400 V za 5-60 minut. Hkrati se površina segreje do 250 ° C. Druga faza se izvaja pri tlaku 1-10 mm živega srebra in napetosti 400-1100 V, ki traja 1-24 ure.

Tekoči medij

Zelo učinkovit je proces, ki ga nitriramo v tekočini, ki prehaja v staljeno cianidno plast pri 570 ° C za 30-180 minut.

Nitriranje - sklepi

Nitriranje je eden izmed najbolj priljubljenih načinov, da kovinske dele pripeljemo do najboljših kazalnikov odpornosti proti obrabi. Poleg tega imajo površinski sloji, ki so posledica zasičenosti z dušikom, visoko korozijsko odpornost. Produkti, nasičeni z dušikom, ne zahtevajo dodatnega toplotnega utrjevanja. Posledično je nitriranje postalo ključni proces za obdelavo delov v strojništvu, gradnji strojnih orodij in na drugih področjih, ki postavljajo visoke zahteve za komponente.

Nitriranje ima svoje pomanjkljivosti, ki so visoki stroški in trajanje njegovega izvajanja. Tako pri temperaturah 500 ° C dušik prodre do 0, 01 mm (ali manj) na uro. Na podlagi tega dejstva skupni čas celotnega procesa včasih doseže 60 ur.

Pomagajte razvoju spletnega mesta, delite članek s prijatelji!

Kategorija:

Obdelava kovin