Азотиране
Азотирани зъбни колела
Азотирането се отнася до процес на химична топлинна обработка, при който азотни 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.
Тук ще разгледаме видеото на Netrex, Netrex обяснява много добре какво е азотиране.
Въведение в обработката с азотиране
Елементите от алуминий, хром, ванадий и молибден в традиционните материали от легирана стомана са много полезни за азотиране. Когато тези елементи влязат в контакт със зараждащите се азотни атоми при температурата на азотиране, се образуват стабилни нитриди.
По-специално, молибденовият елемент не само действа като елемент за генериране на нитриди, но също така действа като намаляване на крехкостта, което се получава при температурата на азотиране. Елементите в други легирани стомани, като никел, мед, силиций, манган и др., не допринасят много за характеристиките на азотиране.
Най-общо казано, ако стоманата съдържа един или повече нитридообразуващи елементи, ефектът след азотиране е относително добър. Сред тях алуминият е най-силният нитриден елемент, а азотирането с 0.85 до 1,5 процента алуминий има най-добри резултати.
Що се отнася до хром-съдържащата хромова стомана, ако има достатъчно съдържание, могат да се получат и добри резултати. Но няма сплав, съдържаща въглеродна стомана, тъй като азотираният слой е много крехък и лесно се отлепва, така че не е подходящ за азотиране на стомана.
Има шест често използвани азотирани стомани, както следва:
(1) Нисколегирана стомана, съдържаща алуминий (стандартна азотирана стомана)
(2) Серии SAE 4100, 4300, 5100, 6100, 8600, 8700, 9800 от средно въглеродна нисколегирана стомана, съдържаща хром.
(3) Стомана за матрица за гореща обработка (съдържаща около 5 процента 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 др.
Стандартната азотирана стомана, съдържаща алуминий, може да получи повърхностен слой с висока твърдост и висока устойчивост на износване след азотиране, но закаленият слой също е много крехък. Напротив, нисколегираната стомана, съдържаща хром, има по-ниска твърдост, но втвърденият слой е по-здрав и повърхността му също има значителна устойчивост на износване и устойчивост на лъч. Ето защо, когато избирате материали, трябва да обърнете внимание на характеристиките на материалите и да използвате пълноценно техните предимства, за да отговарят на функциите на частите. Що се отнася до инструменталните стомани като H11 (SKD61) D2 (SKD-11), те имат висока повърхностна твърдост и висока якост на сърцевината.
Ефект
Увеличете устойчивостта на износване, твърдостта на повърхността, границата на умора и устойчивостта на корозия на стоманените части.
Технически процес
Повърхностно почистване на детайлите преди азотиране
Повечето части могат да бъдат азотирани веднага след обезмасляване чрез газово обезмасляване. Някои части също трябва да бъдат почистени с бензин, но ако окончателният метод на обработка преди азотиране използва полиране, шлайфане, полиране и т.н., може да се получи повърхностен слой, който възпрепятства азотирането, което води до неравномерно или неравномерно азотиране след азотиране.
Възникват дефекти като огъване. По това време трябва да се използва един от следните два метода за отстраняване на повърхностния слой. Първият метод първо използва газ за отстраняване на масло преди азотиране. След това използвайте алуминиев прах за пясъкоструене на повърхността (абразивно почистване). Вторият метод е нанасянето на фосфатно покритие върху повърхността.
Отработен въздух от пещ за азотиране
Поставете обработените части в пещта за азотиране и запечатайте капака на пещта, за да се нагрее, но преди нагряване до 150 градуса, пещта трябва да бъде изтощена. Основната функция на пещта е да предотврати контакта на експлозивен газ с въздуха при разлагане на амоняка и да предотврати окисляването на повърхността на обработвания обект и опората.
Използваният газ е амоняк и азот. Основните неща за отстраняване на въздуха в пещта са следните:
①След като частите, които ще се обработват, са монтирани, капакът на пещта се запечатва и се стартира безводен газ амоняк, като скоростта на потока е възможно най-висока.
②Настройте 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).
③Когато въздухът в пещта се отстрани до по-малко от 10 процента или отработеният газ съдържа повече от 90 процента NH3, тогава температурата на пещта се повишава до температурата на азотиране.
Скорост на разлагане на амоняк
Азотирането се извършва чрез контакт на други легиращи елементи със зараждащ се азот, но производството на зараждащ се азот се състои в това, че самата стомана се превръща в катализатор, когато амонячен газ влезе в контакт с нагрятата стомана, за да насърчи разлагането на амоняка.
Въпреки че азотирането може да се извърши под амоняк с различни скорости на разлагане, скоростта на разлагане обикновено е 15-30 процента, а дебелината, необходима за азотиране, се поддържа поне 4-10 часа, а температурата на обработка се поддържа около 520 градуса.
Успокой се
Повечето индустриални пещи за азотиране имат топлообменници за бързо охлаждане на нагревателната пещ и обработените части след приключване на работата по азотиране. Тоест, след завършване на азотирането, нагревателната мощност се изключва, за да се намали температурата на пещта с около 50 градуса, след което скоростта на потока на амоняка се удвоява и топлообменникът се стартира.
По това време обърнете внимание и наблюдавайте дали има преливащи мехурчета в стъклената бутилка, свързана с изпускателната тръба, за да потвърдите положителното налягане в пещта. След като газът амоняк, въведен в пещта, стане стабилен, скоростта на потока на амоняка може да бъде намалена, докато се поддържа положителното налягане в пещта.
Когато температурата на пещта падне под 150 градуса, капакът на пещта може да се отвори след въвеждане на въздух или азот, като се използва методът за отстраняване на газа в пещта, както е описано по-горе.
Газово азотиране
Газовото азотиране е публикувано от German AF ry през 1923 г. Заготовката се поставя в пещ и газът NH3 се подава директно в пещта за азотиране при 500-550 градуса и се държи 20-100 часа за разлагане на газа NH3 в атомно състояние.
Обработката на азотиране с (N) газ и (H) газ е основната цел за получаване на устойчив на износване и корозия съставен слой върху повърхността на стоманата. Дебелината му е около 0.02-0.02m/m, а природата му е изключително твърда Hv 1000 ~1200 и изключително крехка. Скоростта на разлагане на NH3 варира в зависимост от скоростта на потока и температурата.
Колкото по-голяма е скоростта на потока, толкова по-ниска е скоростта на разлагане, колкото по-малка е скоростта на потока, толкова по-висока е скоростта на разлагане и колкото по-висока е температурата, толкова по-висока е скоростта на разлагане. Колкото по-ниска е температурата, толкова по-ниска е скоростта на разлагане. Газът NH3 претърпява термично разлагане при 570 градуса, както следва:
NH3 →〔N〕Fe плюс 3/2 H2
След това разграденият N дифундира в повърхността на стоманата, за да се образува. Газово азотиране с фаза Fe2-3N, общият недостатък е, че втвърденият слой е тънък и времето за азотиране е дълго.
Газовото азотиране има ниска ефективност поради разлагането на NH3 за азотиране, така че обикновено е фиксирано да се избират стомани, подходящи за азотиране, като например съдържащи Al, Cr, Mo и други азотиращи елементи, в противен случай азотирането няма да е възможно.
Обикновено се използват JIS и SACM1. Новите JIS, SACM645 и SKD61 също се наричат закаляване и темпериране с обработка за укрепване и заздравяване. Тъй като Al, Cr, Mo и т.н. са всички елементи, които повишават температурата на точката на трансформация, температурата на охлаждане е по-висока, а температурата на темпериране също е по-висока от тази на обикновените конструкционни легирани стомани. Крехкостта при закаляване възниква при продължително нагряване при температура на азотиране, така че обработката за закаляване и темпериране се прилага предварително.
Азотиране на газ NH3, тъй като повърхността е грапава, твърда и крехка поради дългото време, не е лесно да се смила и дългото време не е икономично. Използва се за азотиране на захранващата тръба и винтовия прът на машината за шприцване на пластмаса.
Течно азотиране
Основната разлика на течното нитрокарбюризиране е, че има Fe3Nε фаза в азотирания слой, Fe4Nr фаза съществува, но не и Fe2Nξ фаза нитрид. Съединението на фазата ξ е твърдо и крехко в процеса на азотиране, което е с ниска якост и течно нитрокарбонизиране. Методът е да се отстрани ръждата, да се обезмасли, предварително да се загрее детайла и да се постави в тигел за азотиране.
Тигелът е направен от TF-1 като основна сол и се нагрява до 560-600 градуса за няколко минути до няколко часа. , Дълбочината на азотиращия слой се определя според размера на външното натоварване върху детайла. По време на обработката в дъното на тигела трябва да се постави въздушна тръба, за да се разложи определено количество въздушно азотиращ агент в CN или CNO, които ще проникнат и дифундират към работната повърхност, така че най-външното съединение на повърхността на детайла е 8-9 тегловни процента от N и малко количество C и дифузионния слой.
Азотните атоми дифундират в основата -Fe, за да направят стоманата по-устойчива на умора. По време на периода на азотиране, поради разлагането и консумацията на CNO, следователно е необходимо непрекъснато да се тества съставът на солта в 6-8 часа обработка, за да се регулира обемът на въздуха или да се добави нова сол.
Материалът, използван за обработка с течно меко азотиране, е метално желязо. Твърдостта на повърхността след азотиране е по-висока, ако твърдостта на повърхността съдържа Al, Cr, Mo, Ti и колкото повече е съдържанието на злато, толкова по-малка е дълбочината на азотиране, като въглеродна стомана Hv 350 -650, неръждаема стомана Hv {{1} }, азотирана стомана Hv 800-1100.
Течното нитрокарбюризиране е подходящо за устойчиви на износване и умора автомобилни части, шевни машини, фотоапарати и т.н., като обработка на цилиндрови втулки, обработка на клапани, обработка на бутални цилиндри и недеформируеми форми. Страните, които използват течно нитрокарбонизиране, включват западноевропейските страни, Съединените щати, Съветския съюз и Япония.
Йонно азотиране
Този метод се състои в поставяне на детайл в пещ за азотиране, вакуумиране на пещта до 10-2-10-3 Torr (㎜Hg) предварително, след това въвеждане на газ N2 или смесен газ N2 плюс H2 и регулиране на пещта, за да достигне {{4} } Torr, свържете тялото на пещта към анода, детайла към катода и приложете стотици волта постоянно напрежение между двата полюса.
По това време газът N2 в пещта ще бъде ярко разреден в положителни йони и ще се премести към работната повърхност. Напрежението пада рязко, което кара положителните йони да се втурват към повърхността на катода с висока скорост, трансформирайки кинетичната енергия в газова енергия, така че температурата на повърхността на детайла да може да се повиши, поради въздействието на азотните йони, повърхността на детайла се напръсква с Fe.CO и други елементи, за да се комбинира с азотни йони. В резултат на това FeN железният нитрид постепенно се адсорбира върху детайла, за да се получи азотиране.
Йонното азотиране основно използва азот, но ако се добави въглеводороден газ, той може да се използва за йонно меко азотиране, но обикновено се нарича йонно азотно химическо третиране, концентрацията на азот върху повърхността на детайла може да се регулира чрез промяна на съотношението на парциалното налягане от смесения газ (N2 плюс H2), напълнен в пещта.
При чисто йонно азотиране, еднофазна r' (Fe4N) структура на работната повърхност съдържа съдържание на N. При 5,7 до 6,1 процента тегло, дебелината на слоя е в рамките на 10μm. Сложният слой е здрав и непорест и не пада лесно. Тъй като железният нитрид постоянно се абсорбира от детайла и дифундира във вътрешността, структурата от повърхността към вътрешността е FeN → Fe2N → Fe3N→ Fe4N, променя се последователно, еднофазният ε (Fe3N) съдържа 5.{{13 }}.0 процента тегл. от N, а еднофазният ξ (Fe2N) съдържа 11.0-11.35 процента тегл.
Йонното азотиране първо генерира r фазата и след това добавя В случай на водороден карбид, съставния слой и дифузионния слой, които се променят в епсилон фаза, увеличаването на дифузионния слой допринася много за увеличаването на якостта на умора. е най-добър в ε фаза.
Степента на йонно азотиране може да започне от 350 градуса. Времето за обработка може да бъде няколко минути или дори дълго време, като се има предвид материала и свързаните с него механични свойства. Този метод е същият като предишното азотиране чрез метод на термично разлагане. Методът е различен. Тъй като този метод използва висока йонна енергия, материали като неръждаема стомана, титан, кобалт и др., които в миналото се смятаха за трудни за обработка, също могат лесно да бъдат третирани с отлично повърхностно втвърдяване.
Имате ли конкретни въпроси относноМашинни услуги? Свържете се с Yogi!Нашите инженери по продажбите ще работят с вас от началото до края, за да гарантират, че вашият проект е завършен според вашите изисквания.
Също,Йогие професионален производител заМинно оборудване, Машини с ЦПУ, иМашинни частиза повече от 20 години.
