Nitridēšana attiecas uz ķīmisku termiskās apstrādes procesu, kurā slāpekļa atomi iekļūst sagataves virsmā noteiktā vidē un noteiktā temperatūrā. Nitrētajiem izstrādājumiem ir lieliska nodilumizturība, izturība pret nogurumu, izturība pret koroziju un izturība pret augstu temperatūru.
Ievads nitridēšanas apstrādē
Alumīnija, hroma, vanādija un molibdēna elementi tradicionālajā leģētajā tēraudā ir ļoti noderīgi nitrēšanai. Šie elementi veido stabilus nitrīdus, nonākot saskarē ar primitīviem slāpekļa atomiem nitrīdēšanas temperatūrā. Jo īpaši molibdēns darbojas ne tikai kā nitrīdus veidojošs elements, bet arī samazina trauslumu, kas rodas nitrīdēšanas temperatūrā. Citos leģētos tēraudos esošie elementi, piemēram, niķelis, varš, silīcijs, mangāns u.c., maz veicina nitrīdēšanas īpašības. Parasti, ja tērauds satur vienu vai vairākus nitrīdus ģenerējošus elementus, efekts pēc nitrēšanas ir labāks. Starp tiem alumīnijs ir spēcīgākais nitrīda elements, un vislabākie ir nitrīdēšanas rezultāti, kas satur 0,85–1,5% alumīnija. Ja hromu saturošs hroma tērauds ir pietiekams saturs, var iegūt arī labus rezultātus. Tomēr oglekļa tērauds bez sakausējuma nav piemērots tērauda nitrēšanai, jo tā radītais nitrēšanas slānis ir ļoti trausls un viegli nolobāms.
Parasti tiek izmantoti seši nitridējošā tērauda veidi:
(1) Mazleģēts tērauds, kas satur alumīniju (standarta nitridējošais tērauds)
(2) Vidēja oglekļa mazleģētais tērauds, kas satur hroma elementu SAE 4100,4300,5100,6100, 8600,8700,9800 sērija.
(3) Karstās apstrādes tērauds (satur aptuveni 5% hroma) SAE H11 (SKD-61)H12, H13
(4) Ferīta un martensīta nerūsējošā tērauda SAE 400 sērija
(5) Austenīta nerūsējošā tērauda SAE 300 sērija
(6) Nokrišņu cietēšanas nerūsējošais tērauds 17-4PH, 17-7pH, A-286 utt.
Standarta nitridēšanas tērauds, kas satur alumīniju, pēc nitrēšanas var iegūt augstu cietību un augstu nodilumizturību, taču tā rūdītais slānis ir arī ļoti trausls. Gluži pretēji, hromu saturošam mazleģētam tēraudam ir zemāka cietība, bet rūdītais slānis ir salīdzinoši elastīgs, un tā virsmai ir arī ievērojama nodilumizturība un staru kūļa izturība. Tāpēc, izvēloties materiālus, ir lietderīgi pievērst uzmanību materiālu īpašībām un pilnībā izmantot to priekšrocības, lai nodrošinātu detaļu funkcijas. Instrumentu tēraudiem, piemēram, H11(SKD61) un D2(SKD-11), ir augsta virsmas cietība un augsts serdes stiprības efekts.
Palieliniet tērauda detaļu nodilumizturību, virsmas cietību, noguruma robežu un izturību pret koroziju.
Tehniskais process
• Detaļu virsmas tīrīšana pirms nitrēšanas
Lielāko daļu daļu var nitrēt uzreiz pēc gāzes attaukošanas. Dažas daļas ir jātīra arī ar benzīnu, taču, ja pēdējā apstrādes metode pirms nitrēšanas tiek izmantota pulēšanai, slīpēšanai, pulēšanai utt., Tas var radīt virsmas slāņus, kas kavē nitrēšanu, kā rezultātā pēc nitrēšanas veidojas nevienmērīgi nitrēšanas slāņi vai lieces defekti. Šajā laikā virsmas slāņa noņemšanai jāizmanto viena no šīm divām metodēm. Pirmā metode ir eļļas noņemšana ar gāzi pirms nitrēšanas. Pēc tam virsmu abrazīvi notīra ar abrazīvā oksīda pulveri. Otrā metode ir virsmas apstrāde ar fosfāta pārklājumu.
• Gaisa noņemšana no nitrēšanas krāsns
Apstrādātās daļas ievieto nitridēšanas krāsnī un pēc noblīvēšanas krāsns pārsegu var uzsildīt, bet pirms karsēšanas līdz 150 grādiem C no krāsns ir jāizņem gaiss.
Izplūdes krāsns galvenā funkcija ir novērst sprādzienbīstamu gāzi, ko izraisa amonjaka gāzes sadalīšanās un saskare ar gaisu, un novērst apstrādātā materiāla un balsta virsmas oksidēšanos. Izmantotās gāzes ir amonjaks un slāpeklis.
Noteikumi gaisa noņemšanai no krāsns ir šādi:
① Pēc apstrādāto detaļu uzstādīšanas krāsns vāks ir noslēgts un tiek iedarbināta bezūdens amonjaka gāze, un plūsmas ātrums ir pēc iespējas lielāks.
② Iestatiet apkures krāsns automātisko temperatūras kontroli uz 150 grādiem un sāciet sildīšanu (ņemiet vērā, ka krāsns temperatūra nedrīkst būt augstāka par 150 grādiem).
③ Kad gaiss krāsnī tiek izvadīts līdz mazāk nekā 10% vai izvadītā gāze satur vairāk nekā 90% NH3, krāsns temperatūra tiek paaugstināta līdz nitrēšanas temperatūrai.
Amonjaka sadalīšanās ātrums
Nitrēšana tiek veikta saskarē ar citiem leģējošiem elementiem un primāro slāpekli, bet primārā slāpekļa ražošana, tas ir, pats tērauds kļūst par katalizatoru, kad amonjaks saskaras ar karsējamo tēraudu un veicina amonjaka sadalīšanos.
Lai gan nitrīdēšanu var veikt dažādos amonjaka sadalīšanās ātrumos, parasti tiek izmantots sadalīšanās ātrums no 15 līdz 30%, nepieciešamais nitrēšanas biezums tiek uzturēts vismaz 4 līdz 10 stundas, un apstrādes temperatūra tiek uzturēta aptuveni 520 ° C. .
dzesēšana
Lielākajai daļai rūpniecisko nitrēšanas krāšņu ir siltuma slēdži, lai ātri atdzesētu krāsni un apstrādātu detaļas pēc nitrēšanas pabeigšanas. Tas ir, pēc tam, kad nitrēšana ir pabeigta, apkures barošanas padeve tiek izslēgta, krāsns temperatūra tiek samazināta par aptuveni 50 ° C, un tad amonjaka plūsmas ātrums tiek dubultots un siltuma slēdzis tiek atvērts. Šajā laikā ir nepieciešams novērot, vai stikla pudelē, kas savienota ar izplūdes cauruli, nav burbuļa pārplūdes, lai apstiprinātu pozitīvo spiedienu krāsnī. Pēc tam, kad amonjaka gāze ir nosēdusies krāsnī, amonjaka plūsmu var samazināt, līdz krāsnī tiek uzturēts pozitīvais spiediens. Kad krāsns temperatūra nokrītas zem 150 grādiem C, tiek izmantota iepriekš aprakstītā krāsns gāzes noņemšanas metode, un krāsns vāku var atvērt pēc gaisa vai slāpekļa ievadīšanas.
NH3 → [N] Fe + 3/2 H2
Sadalītais N tiek izkliedēts tērauda virsmā, veidojot. Fe{0}}N gāzes nitridēšanas fāze, vispārējs plāns cietēšanas slānis un ilgs nitridēšanas apstrādes laiks.
Gāzes nitrīdēšana NH3 sadalīšanās dēļ nitrēšanas efektivitātei ir zema, tāpēc parasti tiek noteikts fiksēts nitrēšanai piemērots tērauds, piemēram, Al, Cr, Mo un citi nitrēšanas elementi, pretējā gadījumā nitrēšanu nevar veikt, izmantojot JIS, SACM1 jauns JIS, SACM645 un SKD61, lai stiprinātu un stingrāku apstrādi, kas pazīstams arī kā rūdīšanas Al, Cr, SKD61. Mo un citi elementi paaugstina transformācijas punkta temperatūru, tāpēc rūdīšanas temperatūra ir augsta, un rūdīšanas temperatūra ir augstāka nekā parastajam strukturālajam leģētajam tēraudam, kas ilgu laiku ir rūdīts trauslumā starp nitrēšanas temperatūru, tāpēc rūdīšana un rūdīšanas apstrāde tiek piemērota iepriekš. NH3 gāzes nitridēšana, jo virsma ir ilgstoši raupja, cieta un trausla nav viegli slīpējama, un ilgs laiks nav ekonomisks, tiek izmantots plastmasas iesmidzināšanas formēšanas mašīnas padeves caurules un skrūves nitrēšanai.
Šķidrā nitrēšana
Galvenā šķidrās mīkstās nitrīdēšanas atšķirība ir tāda, ka nitrīdēšanas slānī ir Fe3Nε fāze, Fe4Nr fāze pastāv un nesatur Fe2Nξ fāzes nitrīdu, un ξ fāzes savienojumi ir cieti un trausli nitrīdi, kuriem ir vāja izturība nitrīdēšanas apstrādē. Šķidrās mīkstās nitrēšanas metode ir apstrādāt apstrādājamo priekšmetu, vispirms noņemt rūsu, attaukot, uzsildīt un pēc tam ievietot to nitrēšanas tīģelī, kas ir galvenais sāls līdzeklis TF-1. Tas tiek uzkarsēts līdz 560 ~ 600 grādiem no dažām minūtēm līdz dažām stundām atkarībā no sagataves ārējās slodzes un nosaka nitrīdēšanas slāņa dziļumu, apstrādē gaisa caurule jāievada apstrādājamās detaļas apakšā. tīģelis, lai sadalītos CN vai CNO ar noteiktu daudzumu gaisa nitrēšanas sāls aģenta, caurstrāvo un izkliedē uz darba virsmu. Vistālākais savienojums uz apstrādājamā priekšmeta virsmas ir 8 ~ 9% N un neliels daudzums C un difūzijas slāņa, slāpekļa atomi difundē -Fe bāzē, lai padarītu tēraudu izturīgāku pret nogurumu, sadalīšanās laikā nitrīdēšanas periodā. CNO patēriņa, tāpēc tas tiek pastāvīgi pārbaudīts 6 līdz 8 stundu sāls sastāvā, lai pielāgotu gaisa daudzumu vai pievienotu jaunu sāli.
Šķidrās mīkstās nitrēšanas apstrādei izmantotais materiāls ir dzelzs metāls, un virsmas cietība pēc nitrēšanas ir augstāka ar Al, Cr, Mo un Ti elementiem, un jo vairāk zelta satura, jo mazāks ir nitrēšanas dziļums, piemēram, oglekļa tērauds Hv 350 ~ 650, nerūsējošais tērauds Hv 1000 ~ 1200, nitridējošais tērauds Hv 800 ~ 1100.
Šķidrā mīkstā nitrēšana ir piemērota nodilumizturīgām un noguruma izturīgām automobiļu daļām, šujmašīnām, kamerām utt., piemēram, cilindru starpliku apstrādei, vārstu apstrādei, virzuļa cilindru apstrādei un pelējumam, kuru nav viegli deformēt.
Jonu nitrēšana
Šī metode ir ievietot apstrādājamo priekšmetu nitridēšanas krāsnī, sūknēt krāsnī vakuumu līdz {{0}} ~ 10-3 Torr(㎜Hg) un pēc tam ievadīt N2 gāzi vai N{ {3}} H2 maisījums, noregulējiet krāsni uz 1-10 Torr, savienojiet krāsns korpusu ar anodu, sagatavi ar katodu un novadiet simtiem voltu līdzstrāvas spriegumu starp diviem poliem. Šajā laikā krāsnī esošā N2 gāze radīs spožu izlādi pozitīvajos jonos, kas virzīsies uz darba virsmu, un katoda spriegums vienā mirklī strauji pazemināsies, tādējādi pozitīvie joni ar augstu spiedienu uz katoda virsmu. ātrumu, pārveidojot kinētisko enerģiju gāzes enerģijā, liekot sagataves virsmas temperatūrai paaugstināties, un sagataves virsma pēc slāpekļa jonu ietekmes spēlēs Fe.CO. Šādi elementi izšļakstās un savienojas ar slāpekļa joniem FeN, līdz ar to dzelzs nitrīds pakāpeniski adsorbējas uz sagataves un rada nitridēšanu, jonu nitrīdēšana pamatā ir slāpekļa izmantošana, bet, ja jonu mīkstās nitrīdēšanas apstrādei var izmantot ūdeņraža karbīda gāzes pievienošanu. , bet parasti to dēvē par apstrādi ar jonu nitridēšanu, Slāpekļa koncentrāciju uz sagataves virsmas var regulēt, mainot krāsnī iepildītās jauktās gāzes (N2 + H2) daļējā spiediena attiecību. Tīras jonu nitrīdēšanas procesā vienfāzes r'(Fe4N) audi, kas satur N saturu, uz darba virsmas ir 5,7–6,1 %, bet biezais slānis ir mazāks par 10 μm. Saliktais slānis ir stiprs, bet nav porains, un to nav viegli nokrist. Tā kā dzelzs nitrīds tiek nepārtraukti adsorbēts apstrādājamā priekšmetā un izkliedēts iekšpusē, struktūra no virsmas līdz iekšpusei ir FeN → Fe2N → Fe3N → Fe4N secības maiņa, vienfāzes ε(Fe3N) N saturs 5,7–11,0 %, vienfāzes ξ(Fe2N) N saturs 11,0 ~ 11,35 % masas. Kad jonu nitrīdēšana vispirms ģenerē r fāzi un pēc tam pievieno ūdeņraža karbīda sēriju, tā kļūst par ε fāzes savienojuma slāni un difūzijas slāni, jo difūzijas slāņa palielināšana ļoti palīdz palielināt noguruma izturību. ε fāze ir vislabākā.
