Nitridačná liečba
Nitridované ozubené kolesá
Nitridačné ošetrenie sa vzťahuje na chemický proces tepelného spracovania, pri ktorom atómy dusíka infiltrujú povrch obrobku v určitom médiu pri určitej teplote. Nitridované výrobky majú vynikajúcu odolnosť proti opotrebeniu, odolnosť proti únave, odolnosť proti korózii a odolnosť voči vysokej teplote.
Tu sa pozrieme na Netrexovo video, Netrex veľmi dobre vysvetľuje, čo je nitridácia.
Úvod do nitridačnej liečby
Hliníkové, chrómové, vanádové a molybdénové prvky v tradičných zliatinových oceľových materiáloch sú veľmi užitočné pri nitridovaní. Keď sa tieto prvky dostanú do kontaktu s rodiacimi sa atómami dusíka pri nitridačnej teplote, vytvárajú sa stabilné nitridy.
Najmä prvok molybdénu pôsobí nielen ako prvok na generovanie nitridov, ale pôsobí aj ako zníženie krehkosti, ku ktorému dochádza pri nitridačnej teplote. Prvky v iných zliatinových oceliach, ako je nikel, meď, kremík, mangán atď., Veľmi neprispievajú k nitridačným vlastnostiam.
Všeobecne povedané, ak oceľ obsahuje jeden alebo viac nitridotvorných prvkov, účinok po nitridovaní je relatívne dobrý. Medzi nimi je hliník najsilnejším nitridovým prvkom a nitridácia s 0,85 až 1,5% hliníkom má najlepšie výsledky.
Pokiaľ ide o chrómovú oceľ obsahujúcu chróm, pokiaľ ide o chrómovú oceľ obsahujúcu chróm, ak je dostatok obsahu, možno tiež dosiahnuť dobré výsledky. Neexistuje však žiadna uhlíková oceľ obsahujúca zliatinu, pretože nitridovaná vrstva je veľmi krehká a ľahko sa odlupuje, takže nie je vhodná na nitridáciu ocele.
Existuje šesť bežne používaných nitridačných ocelí takto:
(1) Nízkolegovaná oceľ obsahujúca hliník (štandardná nitridovaná oceľ)
(2) SAE 4100, 4300, 5100, 6100, 8600, 8700, 9800 série stredne uhlíkovej nízkolegovanej ocele obsahujúcej chróm.
(3) Oceľ na prácu za tepla (obsahujúca asi 5 % chrómu) SAE H11 (SKD-61) H12, H13
(4) Feritická a martenzitická nehrdzavejúca oceľ série SAE 400
(5) Austenitická nehrdzavejúca oceľ SAE 300 série SAE 300
(6) Výtvrdzovanie zrážok nehrdzavejúcej ocele 17-4PH, 17-7PH, A-286 atď.
Štandardná nitridovaná oceľ obsahujúca hliník môže po nitridácii získať vysokú tvrdosť a vysokú odolnosť proti opotrebeniu povrchovej vrstvy, ale tvrdená vrstva je tiež veľmi krehká. Naopak, nízkolegovaná oceľ obsahujúca chróm má nižšiu tvrdosť, ale tvrdená vrstva je tvrdšia a jej povrch má tiež značnú odolnosť proti opotrebeniu a odolnosť proti nosníku. Preto by ste pri výbere materiálov mali venovať pozornosť vlastnostiam materiálov a naplno využiť ich výhody, aby ste splnili funkcie častí. Pokiaľ ide o nástrojové ocele, ako je H11 (SKD61) D2 (SKD-11), majú vysokú tvrdosť povrchu a vysokú pevnosť jadra.
Účinok
Zvýšte odolnosť proti opotrebeniu, tvrdosť povrchu, hranicu únavy a odolnosť oceľových častí proti korózii.
Technický proces
Povrchové čistenie dielov pred nitridáciou
Väčšina častí môže byť nitridovaná okamžite po odmastení odmasťovaním plynom. Niektoré časti je tiež potrebné čistiť benzínom, ale ak konečná metóda spracovania pred nitridovaním používa leštenie, brúsenie, leštenie atď., Môže vytvoriť povrchovú vrstvu, ktorá bráni nitridovaniu, čo vedie k nerovnomernému alebo nerovnomernému nitridovaniu po nitridácii.
Vyskytli sa chyby, ako je ohýbanie. V tomto čase by sa na odstránenie povrchovej vrstvy mala použiť jedna z nasledujúcich dvoch metód. Prvá metóda najprv používa plyn na odstránenie oleja pred nitridáciou. Potom použite hliníkový prášok na pieskovanie povrchu (abrazívne čistenie). Druhou metódou je nanášanie fosfátového povlaku na povrch.
Výfukový vzduch nitridačnej pece
Spracované časti vložte do nitridačnej pece a utesnite kryt pece, aby sa zahriali, ale pred zahriatím na 150 °C sa musí pec vyčerpať. Hlavnou funkciou pece je zabrániť kontaktu výbušného plynu so vzduchom pri rozklade amoniaku a zabrániť oxidácii povrchu spracovaného objektu a podpery.
Použitým plynom je amoniak a dusík. Základy na odvádzanie vzduchu v peci sú nasledovné:
(1) Po inštalácii častí, ktoré sa majú spracovať, sa kryt pece utesní a spustí sa bezvodý plyn amoniaku a prietok je čo najvyšší.
(2) Nastavte automatickú reguláciu teploty vykurovacej pece na 150 °C a začnite zahrievať (upozorňujeme, že teplota pece nemôže byť vyššia ako 150 °C).
(3) Keď sa vzduch v peci odstráni na menej ako 10 % alebo výfukový plyn obsahuje viac ako 90 % NH3, teplota pece sa zvýši na teplotu nitridácie.
Rýchlosť rozkladu amoniaku
Nitridácia sa vykonáva kontaktovaním iných legujúcich prvkov s rodiacim sa dusíkom, ale produkcia rodiaceho sa dusíka spočíva v tom, že samotná oceľ sa stáva katalyzátorom, keď sa plyn amoniaku dostane do kontaktu s ohriatou oceľou na podporu rozkladu amoniaku.
Hoci nitridácia sa môže vykonávať pod amoniakom s rôznymi mierami rozkladu, miera rozkladu je vo všeobecnosti 15-30% a hrúbka potrebná na nitridáciu sa udržiava najmenej 4-10 hodín a teplota spracovania sa udržiava na približne 520 °C .
Chladiť
Väčšina priemyselných nitridačných pecí má výmenníky tepla na rýchle chladenie vykurovacej pece a spracovaných častí po dokončení nitridačných prác. To znamená, že po dokončení nitridácie sa vypne vykurovací výkon, aby sa znížila teplota pece asi o 50 °C, a potom sa prietok amoniaku zdvojnásobí a spustí sa výmenník tepla.
V tomto čase venujte pozornosť pozorovaniu, či v sklenenej fľaši pripojenej k výfukovému potrubiu pretekajú bubliny, aby ste potvrdili pozitívny tlak v peci. Potom, čo sa plyn amoniaku zavedený do pece stane stabilným, prietok amoniaku sa môže znížiť, až kým sa neudrží kladný tlak v peci.
Keď teplota pece klesne pod 150 °C, kryt pece sa môže otvoriť po zavedení vzduchu alebo dusíka metódou odstránenia plynu v peci, ako je opísané vyššie.
Nitridácia plynu
Nitridácia plynu bola publikovaná nemeckou AF ry v roku 1923. Obrobok bol umiestnený v peci a plyn NH3 bol priamo privádzaný do nitridačnej pece pri teplote 500-550 ° C a uchovávaný 20-100 hodín, aby rozložil plyn NH3 do atómového stavu.
Nitridačná úprava plynom (N) a (H) plynom je hlavným účelom výroby vrstvy zlúčeniny odolnej voči opotrebeniu a korózii na povrchu ocele. Jeho hrúbka je asi 0,02 ~ 0,02 m / m a jeho povaha je extrémne tvrdá Hv 1000 ~ 1200 a extrémne krehká. Rýchlosť rozkladu NH3 sa líši v závislosti od prietoku a teploty.
Čím väčší je prietok, tým nižší je rozklad, tým menší je prietok, tým vyšší je rozklad a čím vyššia je teplota, tým vyššia je rýchlosť rozkladu. Čím nižšia je teplota, tým nižšia je miera rozkladu. Plyn NH3 prechádza tepelným rozkladom pri teplote 570 °C nasledovne:
NH3 →〔N〕Fe + 3/2 H2
Rozložený N sa potom rozptyľuje do povrchu ocele, aby sa vytvoril. Fáza Fe2-3N nitridácia plynu, všeobecnou nevýhodou je, že tvrdená vrstva je tenká a doba nitridácie je dlhá.
Nitridácia plynu má nízku účinnosť v dôsledku rozkladu NH3 na nitridáciu, takže je všeobecne stanovené na výber ocelí vhodných na nitridáciu, ako sú obsahujúce Al, Cr, Mo a ďalšie nitridačné prvky, inak nitridácia nebude možná.
Vo všeobecnosti sa používajú JIS a SACM1. Nové JIS, SACM645 a SKD61 sa tiež nazývajú kalenie a temperovanie s posilňovacou a tvrdšou úpravou. Pretože Al, Cr, Mo atď. sú všetky prvky, ktoré zvyšujú teplotu transformačného bodu, teplota kalenia je vyššia a teplota temperovania je tiež vyššia ako teplota bežných konštrukčných zliatin. Krehkosť temperovania nastáva počas dlhodobého zahrievania pri nitridačnej teplote, takže sa vopred aplikuje kalenie a temperovanie.
Dusenie plynu NH3, pretože povrch je drsný, tvrdý a krehký kvôli dlhej dobe, nie je ľahké brúsiť a dlhá doba nie je ekonomická. Používa sa na nitridáciu kŕmnej trubice a skrutkovej tyče plastového vstrekovacieho stroja.
Nitridácia kvapaliny
Hlavným rozdielom kvapalnej nitrokarburizácie je, že v nitridovanej vrstve je Fáza Fe3Nε, existuje fáza Fe4Nr, ale nie Dusid fázy Fe2Nξ. Ξ fázová zlúčenina je tvrdá a krehká v procese nitridácie, ktorá je zlá na húževnatosť a tekutú nitrokarburáciu Metódou je odstrániť hrdzu, odmasťovať, predhriať obrobok a umiestniť ho do nitridačného téglika.
Téglik je vyrobený z TF-1 ako hlavnej soli a zahrieva sa na 560 ~ 600 ° C niekoľko minút až niekoľko hodín. , Hĺbka nitridačnej vrstvy sa určuje podľa veľkosti vonkajšieho zaťaženia obrobku. Počas spracovania sa musí do spodnej časti téglika vložiť vzduchová trubica, aby sa rozložilo určité množstvo dusičného činidla vzduchu na CN alebo CNO, ktoré prenikne a rozptýli sa na pracovnú plochu tak, aby vonkajšia zlúčenina povrchu obrobku bola 8-9% wt N a malé množstvo C a difúzna vrstva.
Atómy dusíka sa rozptyľujú do základne α-Fe, aby bola oceľ odolnejšia voči únave. Počas obdobia nitridácie je preto v dôsledku rozkladu a spotreby CNO potrebné priebežne testovať zloženie soli počas 6-8 hodín liečby, aby sa upravil objem vzduchu alebo sa pridala nová soľ.
Materiál používaný na úpravu tekutej mäkkej nitridácie je železný kov. Tvrdosť povrchu po nitridovaní je vyššia, ak povrchová tvrdosť obsahuje Al, Cr, Mo, Ti a čím väčší obsah zlata, tým plytšia je hĺbka nitridácie, ako je uhlíková oceľ Hv 350 ~ 650, nehrdzavejúca oceľ Hv 1000 ~ 1200, nitridovaná oceľ Hv 800 ~ 1100.
Kvapalné nitrokarburovanie je vhodné pre automobilové diely odolné voči opotrebeniu a únavu, šijacie stroje, kamery atď., Ako je spracovanie valcových liniek, spracovanie ventilov, spracovanie piestových sudov a nedeformovateľných foriem. Krajiny, ktoré používajú tekutú nitrokarbáciu, zahŕňajú západoeurópske krajiny, Spojené štáty, Sovietsky zväz a Japonsko.
Nitridácia iónov
Táto metóda je umiestniť obrobok do nitridačnej pece, vopred povysávať pec na 10-2 ~ 10-3 Torr (mmHg), potom zaviesť plyn N2 alebo zmiešaný plyn N2 + H2 a nastaviť pec tak, aby dosiahla 1 ~ 10 Torr, pripojiť telo pece k anóde, obrobok k katóde a aplikovať stovky voltov jednosmerného napätia medzi dvoma pólmi.
V tomto čase sa plyn N2 v peci jasne vypustí do kladných iónov a presunie sa na pracovnú plochu. Napätie prudko klesá, čo spôsobuje, že kladné ióny sa vysokou rýchlosťou ponáhľajú na povrch katódy a transformujú kinetickú energiu na plynovú energiu, takže povrchová teplota obrobku môže stúpať, v dôsledku vplyvu iónov dusíka je povrch obrobku postriekaný Fe.CO a ďalšími prvkami, ktoré sa kombinujú s iónmi dusíka. FeN sa v dôsledku toho nitrid železa postupne adsorbuje na obrobku, aby sa vytvorilo nitridovanie.
Nitridácia iónov v podstate používa dusík, ale ak sa pridá uhľovodíkový plyn, môže sa použiť na iónové mäkké nitridovanie, ale vo všeobecnosti sa nazýva iónový dusík Chemická úprava, koncentrácia dusíka na povrchu obrobku sa môže upraviť zmenou pomeru čiastočného tlaku zmiešaného plynu (N2 + H2) naplneného v peci.
Pri čistej nitridácii iónov jednofázová r′ (Fe4N) štruktúra na pracovnej ploche obsahuje obsah N Pri 5,7 až 6,1% wt je hrúbka vrstvy do 10 μm. Zložená vrstva je silná a nie pórovitá a nie je ľahké odpadnúť. Pretože nitrid železa je neustále absorbovaný obrobkom a rozptyľuje sa do interiéru, štruktúra z povrchu do interiéru je FeN → Fe2N → Fe3N→ Fe4N sa mení v poradí, jednofázový ε (Fe3N) obsahuje 5,7-11,0% wt N a jednofázový ξ (Fe2N) obsahuje 11,0-11,35% wt.
Nitridácia iónov najprv generuje fázu r a potom pridáva V prípade karbidu vodíka, zloženej vrstvy a difúznej vrstvy, ktoré sa menia na epsilónovú fázu, zvýšenie difúznej vrstvy výrazne prispieva k zvýšeniu únavovej sily. Erodovateľnosť je najlepšia v ε fáze.
Stupeň liečby nitridáciou iónov môže začať od 350 °C. Doba ošetrenia môže byť niekoľko minút alebo dokonca dlhá vzhľadom na materiál a s ním súvisiace mechanické vlastnosti. Táto metóda je rovnaká ako pri predchádzajúcej nitridačnej úprave metódou tepelného rozkladu. Metóda je iná. Pretože táto metóda využíva vysokú iónovú energiu, materiály ako nehrdzavejúca oceľ, titán, kobalt atď., Ktoré sa v minulosti považovali za ťažko liečiteľné, môžu byť tiež ľahko ošetrené vynikajúcim povrchovým kalením.
Máte nejaké konkrétne otázky týkajúce saSlužby obrábania?Kontaktujte Yogie!Naši predajcovia s vami budú spolupracovať od začiatku do konca, aby zabezpečili, že váš projekt bude dokončený podľa vašich požiadaviek.
TiežJogínJe profesionálnym výrobcom preBanské zariadenia,CNC obrábacie strojeaČasti strojného zariadeniauž viac ako 20 rokov.
