Азотирование стали

Улучшение параметров металла как правило проходит путем изменения его химического состава. Примером можно назвать азотирование стали – относительно спецтехнология насыщения слоя поверхности азотом, которая стала применяться в очень больших масштабов около многие века назад. Рассматриваемая технология была предложена с целью улучшения отдельных качеств продукции, изготавливаемой из стали. Рассмотрим детальнее то, как проходит изобилие стали азотом.

Назначение азотирования

Многие сравнивают процесс цементирования и азотирования из-за причины того, что оба предназначаются для важного увеличения рабочих качеств детали. Технология внесения азота имеет пару положительных качеств перед цементацией, посреди которых отмечают нет потребности увеличения температуры заготовки до значений, при которых проходит пристраивание атомной решётки. Также отмечается тот момент, что технология внесения азота почти что не изменяет линейные размеры заготовок, благодаря чему ее можно использовать после завершальной обработки. На многих линиях на производстве азотированию подвергают детали, которые прошли закалку и шлифовка, фактически готовы к выпуску, однако необходимо сделать лучше некоторые качества.

Назначение азотирования связано с изменением ключевых рабочих качеств в процессе нагрева детали в обстановке, отличающаяся большой концентрацией нашатырного спирта. За счёт аналогичного влияния верхний слой насыщается азотом, и деталь приобретает следующие рабочие качества:

1. Значительно увеличивается устойчивость к износу поверхности за счёт возросшего индекса твердости.
2. Становиться лучше значение выносливости и сопротивление к росту усталости структуры металла.
3. Во многих производствах использование азотирования связано с необходимостью придания противокоррозионной стойкости, которая сберегается при контакте с водой, паром или воздухом с высокой влагой.

Приведенная выше информация определяет то, что результаты азотирования более весомы, чем цементации. Плюсы и минусы процесса в большинстве случаев зависят от подобранной технологии. Во многих случаях переданные рабочие качества будут сохранены даже при нагревании заготовки до температуры 600 градусов по Цельсию, в случае цементирования верхний слой теряет твердость и крепость после нагрева до 225 градусов по Цельсию.

Технология процесса азотирования

В большинстве случаев процесс азотирования стали превосходит прочие методы, предусматривающие изменение химического состава металла. Технология азотирования деталей из стали обладает следующими характерностями:

1. Во многих случаях процедура проходит при температуре примерно 600 градусов по Цельсию. Деталь помещается в непроницаемую муфельную печь из железа, которая помещается в печи.
2. Анализируя режимы азотирования, необходимо учесть температуру и время выдержки. Для различных сталей данные показатели будут значительно различаться. Также выбор зависит от того, каких рабочих качеств необходимо достичь.
3. В созданный контейнер из металла проходит подача нашатырного спирта из баллона. Большая температура приводит к тому, что нашатырный спирт начинает разлагаться, благодаря чему начинают выделяться молекулы азота.
4. Молекулы азота попадают в металл из-за причины прохождения процесса диффузии. Засчет этого на поверхности активно появляются нитриды, которые отличаются очень высокой стойкостью к механическому действию.
5. Процедура химико-термического влияния в этом случае не учитывает внезапное охлаждение. В основном, печь для азотирования охлаждается одновременно с потоком нашатырного спирта и деталью, благодаря чему поверхность не окисляется. По этому рассматриваемая технология подойдет для изменения параметров деталей, которые уже прошли завершальную обработку.

Цех ионно-вакуумного азотирования

Традиционный процесс получения необходимого изделия с проведением азотирования учитывает пару этапов:

1. Предварительная термообработка, которая состоит в закалке и отпуске. За счёт перестроения атомной решётки при заданном режиме структура становится более вязкой, увеличивается крепость. Охлаждение как правило проходит в воде или масле, иной обстановке – все будет зависеть от того, насколько качественным должно быть изделие.
2. Дальше делается механическая обработка чтобы придать необходимой форы и размеров.
3. В большинстве случаев существует необходимость в защите конкретных частей изделия. Защита проходит нанесением стекла жидкого или олова слоем толщиной примерно 0,015 мм. Благодаря этому на поверхности образуется антигравийная плёнка.
4. Делается азотирование стали по одной из наиболее подходящих методик.
5. Проводятся работы по завершальной обработке механическим путем, снятию слоя для защиты.

Режимы азотирования стали

Получаемый слой после азотирования, который предоставлен нитридом, может составлять от 0,3 до 0,6 мм, благодаря чему нет необходимости в проведении процедуры закаливания. Как раньше было отмечено, азотирование проводят не так давно, но сам процесс изменения слоя поверхности металла был уже фактически полностью изучен, что дало возможность значительно увеличить результативность используемой технологии.

Металлы и сплавы, подвергаемые азотированию

Есть конкретные требования, предъявляемых к металлам перед проведением рассматриваемой процедуры. В основном, уделяют внимание концентрации углерода. Виды сталей, подходящих для азотирования, очень разные, важное требование состоит в доле углерода 0,3-0,5%. Лучших результатов могут достигать при использовании легированных сплавов, так как дополнительные примеси помогают появлению дополнительных твёрдых нитритов. Примером обработки химическим путем металла назовем изобилие слоя поверхности сплавов, которые в составе имеют примеси в виде алюминия, хрома и остальные. Рассматриваемые сплавы называют нитраллоями.

Микроструктура сталей после азотирования

Внесение азота проходит при использовании таких марок стали:

1. Если на деталь будет оказываться значительное влияние механики при эксплуатировании, то подбирают марку 38Х2МЮА. В ее состав входит алюминий, который оказывается основой снижения деформационной стойкости.
2. В станкостроении наиболее распространение получили стали 40Х и 40ХФА.
3. Во время изготовления валов, которые часто подвержены изгибающим нагрузкам используют марки 38ХГМ и 30ХЗМ.
4. Если во время изготовления необходимо получить большую точность линейный размеров, например, при разработке деталей топливных агрегатов, то применяется марка стали 30ХЗМФ1. Для того чтобы значительно увеличить крепость поверхности и ее твердость, заранее проводят легирование кремнем.

При подборе самой лучшей марки стали основное исполнять требование, которое связано с процентным содержанием углерода, а еще иметь в виду концентрацию примесей, которые также оказывают значительное влияние на свойства эксплуатации металла.

Главные виды азотирования

Выделяют несколько технологий, по которой проводят азотирование стали. Как пример приведем следующий перечень:

1. Аммиачно-пропановая среда. Газовое азотирование сегодня получило очень обширное распространение. В этом случае смесь представлена комбинированием нашатырного спирта и пропана, которые берутся по соотношению 1 к 1. Как говорит практика, газовое азотирование при использовании аналогичной среды просит нагрева до температуры 570 градусов по Цельсию и выдержки в течение 3-х часов. Появляющийся слой нитридов отличается маленькой толщиной, однако при этом устойчивость к износу и твердость значительно больше, чем при использовании обычной технологии. Азотирование стальных деталей в этом случае дает возможность увеличить твердость металлической поверхности до 600-1100 HV.
2. Тлеющий разряд – методика, которая также учитывает использование азотсодержащей среды. Ее характерность состоит в подсоединении азотируемых деталей к катоду, в качестве позитивного заряда выступает муфель. За счёт подключение катода имеется возможность сделать быстрее процесс во много раз.
3. Жидкая среда применяется чуть реже, но еще отличается большой эффективностью. Примером можно назвать технологию, которая учитывает применение расплавленного цианистого слоя. Нагрев проходит до температуры 600 градусов, период выдержки от 30 минут до 3-х часов.

В промышленности самое большое распространение обрела газовая среда за счёт возможность обработки сразу большой партии.

Каталитическое газовое азотирование

Эта разновидность обработки химическим путем учитывает создание особенной атмосферы в печке. Диссоциированный нашатырный спирт проходит подготовительную обработку на специальном каталитическом элементе, что намного повышает кол-во ионизированных радикалов. Технологические особенности заключаются в приведенных ниже моментах:

1. Подготовительная подготовка нашатырного спирта дает возможность повысить долю твердорастворной диффузии, что уменьшает долю реакционных химических процессов при переходе энергичного вещества от внешней среды в железо.
2. Учитывает использование особенного оборудования, которое обеспечивает самые лучшие условия обработки химическим путем.

Процесс азотирования стали

Применяется этот способ в течении многих лет, дает возможность менять свойства не только металлов, но и титановых сплавов. Большие расходы на установку оборудования и подготовку среды формируют применимость технологии к получению ответственных деталей, которые должны владеть верными размерами и очень высокой устойчивостью к износу.

Свойства азотированных поверхностей металла

Довольно важным считается вопрос про то, какая достигается твердость азотированного слоя. При рассмотрении твердости принимается во внимание вид отделываемой стали:

1. Углеродистая как правило имеет твердость в границах 200-250HV.
2. Легированные сплавы в результате проведения азотирования обретают твердость в границе 600-800HV.
3. Нитраллои, которые имеют в составе алюминий, хром и остальные металлы, могут получить твердость до 1200HV.

Прочие свойства стали также изменяются. Например, увеличивается устойчивость к коррозии стали, благодаря чему ее можно применять в агрессивной обстановке. Сам процесс внесения азота не приводит к возникновению недостатков, так как нагрев проходит до температуры, которая не изменяет атомную решётку.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.