Nitreringsbehandling avser en kemisk värmebehandlingsprocess där kväveatomer tränger in i arbetsstyckets yta i ett visst medium vid en viss temperatur. De nitrerade produkterna har utmärkt slitstyrka, utmattningsbeständighet, korrosionsbeständighet och hög temperaturbeständighet.
Introduktion till nitreringsbehandling
Elementen aluminium, krom, vanadin och molybden i traditionellt legerat stål är mycket användbara för nitrering. Dessa grundämnen bildar stabila nitrider när de kommer i kontakt med primitiva kväveatomer vid nitreringstemperaturer. Molybden, i synnerhet, fungerar inte bara som ett nitridbildande element, utan också som en minskning av sprödhet som uppstår vid nitreringstemperaturer. Grundämnena i andra legerade stål, såsom nickel, koppar, kisel, mangan, etc., bidrar inte mycket till nitreringsegenskaperna. I allmänhet, om stålet innehåller ett eller flera nitridalstrande element, är effekten efter nitrering bättre. Bland dem är aluminium det starkaste nitridelementet, och nitreringsresultaten som innehåller 0.85 ~ 1,5 % aluminium är de bästa. När det gäller kromhaltigt kromstål, om det finns tillräckligt med innehåll, kan även goda resultat erhållas. Kolstål utan legering är dock inte lämpligt för nitrering av stål eftersom nitreringsskiktet som genereras av det är mycket sprött och lätt att skala av.
Det finns sex typer av nitreringsstål som vanligtvis används enligt följande:
(1) Låglegerat stål som innehåller aluminium (standardnitrerande stål)
(2) Medelkolhalt låglegerat stål innehållande kromelement SAE 4100,4300,5100,6100,8600,8700,9800-serien.
(3) Varmbearbetningsstål (innehåller cirka 5 % krom) SAE H11 (SKD-61)H12, H13
(4) Ferritiskt och martensitiskt rostfritt stål SAE 400-serien
(5) Austenitiskt rostfritt stål SAE 300-serien
(6) Nederbördshärdande rostfritt stål 17-4PH, 17-7pH, A-286 osv
Standardnitreringsstålet som innehåller aluminium kan få en hög hårdhet och hög slitstark yta efter nitrering, men dess härdade skikt är också mycket skört. Tvärtom har låglegerat stål som innehåller krom en lägre hårdhet, men det härdade skiktet är relativt segt, och dess yta har också avsevärd slitstyrka och balkmotstånd. Därför, när du väljer material, är det lämpligt att uppmärksamma materialens egenskaper och utnyttja deras fördelar fullt ut för att uppfylla funktionen hos delar. Verktygsstål som H11(SKD61) och D2(SKD-11) har hög ythårdhet och höga kärnhållfasthetseffekter.
Öka slitstyrkan, ythårdheten, utmattningsgränsen och korrosionsbeständigheten hos ståldelar.
Teknisk process
• Delvis ytrengöring före nitrering
De flesta delar kan nitreras direkt efter gasavfettning. Vissa delar behöver också rengöras med bensin, men om den slutliga bearbetningsmetoden före nitrering används vid polering, slipning, polering etc. kan den ge ytskikt som hindrar nitrering, vilket resulterar i ojämna nitreringslager eller böjdefekter efter nitrering. Vid denna tidpunkt bör en av följande två metoder användas för att ta bort ytskiktet. Den första metoden är att ta bort olja med gas innan nitrering. Ytan rengörs sedan med slipande oxidpulver. Den andra metoden är att behandla ytan med en fosfatbeläggning.
• Avlägsnande av luft från nitreringsugnen
De behandlade delarna placeras i nitreringsugnen och ugnslocket kan värmas upp efter försegling, men luften måste avlägsnas från ugnen innan uppvärmning till 150 grader C.
Avgasugnens huvudfunktion är att förhindra den explosiva gasen som orsakas av sönderdelningen av ammoniakgas och kontakten med luften och att förhindra ytoxidation av det behandlade materialet och stödet. De gaser som används är ammoniak och kväve.
Reglerna för att ta bort luft från ugnen är följande:
① Efter att de bearbetade delarna har installerats, förseglas ugnslocket och den vattenfria ammoniakgasen startas och flödeshastigheten är så stor som möjligt.
② Ställ in den automatiska temperaturkontrollen för värmeugnen på 150 grader och starta uppvärmningen (observera att ugnstemperaturen inte kan vara högre än 150 grader).
③ När luften i ugnen avlägsnas till mindre än 10 %, eller den utsläppta gasen innehåller mer än 90 % NH3, höjs ugnstemperaturen till nitreringstemperaturen.
Nedbrytningshastighet av ammoniak
Nitrering utförs i kontakt med andra legeringselement och det primära kvävet, men framställningen av det primära kvävet, det vill säga själva stålet blir katalysatorn när ammoniaken kommer i kontakt med det upphettade stålet och främjar nedbrytningen av ammoniak.
Även om nitrering kan utföras under olika nedbrytningshastigheter av ammoniak, används i allmänhet en nedbrytningshastighet på 15 till 30 %, den erforderliga tjockleken på nitreringen bibehålls i minst 4 till 10 timmar, och behandlingstemperaturen hålls vid cirka 520 grader C. .
kyl-
De flesta industriella nitreringsugnar har värmebrytare för att snabbt kyla ugnen och processdelar efter att nitreringen är klar. Det vill säga, efter avslutad nitrering stängs värmeströmförsörjningen av, ugnstemperaturen minskas med cirka 50 grader C, och sedan fördubblas ammoniakflödet och värmebrytaren öppnas. Vid denna tidpunkt är det nödvändigt att observera om det finns ett bubbelspill i glasflaskan som är ansluten till avgasröret för att bekräfta övertrycket i ugnen. Efter att ammoniakgasen sedimenterats i ugnen kan ammoniakflödet reduceras tills övertrycket i ugnen upprätthålls. När ugnstemperaturen sjunker under 150 grader C används den ovan beskrivna metoden för borttagning av ugnsgas och ugnslocket kan öppnas efter att luften eller kvävet har införts.
NH3 → [N] Fe + 3/2 H2
Det nedbrutna N diffunderar in i stålets yta för att bildas. Fas Fe2-3N gasnitrering, den allmänna nackdelen med tunt härdande skikt och lång nitreringsbehandlingstid.
Gasnitrering på grund av sönderdelningen av NH3 för nitreringseffektivitet är låg, så i allmänhet ett fast urval av stål som lämpar sig för nitrering, såsom Al, Cr, Mo och andra nitreringselement, annars kan nitrering inte utföras med JIS, SACM1 nya JIS, SACM645 och SKD61 för att stärka och härda behandlingen, även känd som temperering Al, Cr, SKD61. Mo och andra element ökar temperaturen på omvandlingspunkten, så härdningstemperaturen är hög, och anlöpningstemperaturen är högre än för vanligt konstruktionslegerat stål, vilket är härdat sprödhet mellan nitreringstemperaturen under lång tid, så härdnings- och härdningsbehandling tillämpas i förväg. NH3-gasnitrering, eftersom ytan är grov under lång tid, hård och spröd är inte lätt att slipa, och lång tid är inte ekonomisk, används för nitrering av matarröret och skruven i plastformsprutningsmaskinen.
Flytande nitrering
Huvudskillnaden med flytande mjuk nitrering är att det finns en Fe3Nε-fas i nitreringsskiktet, Fe4Nr-fasen existerar och innehåller inte Fe2Nξ-fasnitrid, och ξ-fasföreningar är hårda och spröda nitrider som har dålig seghet vid nitreringsbehandling. Metoden för flytande mjuk nitrering är att behandla arbetsstycket, först ta bort rost, avfettning, förvärmning och sedan placera det i nitreringsdegeln, som är huvudsaltmedlet TF-1. Den värms upp till 560 ~ 600 grader i några minuter till några timmar, beroende på arbetsstyckets yttre belastning, och bestäm djupet på nitreringsskiktet, i behandlingen måste ett luftrör föras in i botten av arbetsstycket. degel för att sönderdelas till CN eller CNO med en viss mängd luftnitrerande saltmedel, som tränger igenom och diffunderar till arbetsytan. Den yttersta föreningen på arbetsstyckets yta är 8 ~ 9 vikt% N och en liten mängd C och diffusionsskikt, kväveatomer diffunderar in i -Fe-basen för att göra stålet mer utmattningsbeständigt, under nitreringsperioden på grund av nedbrytningen av CNO-konsumtion, så det testas ständigt i 6 till 8 timmars saltsammansättning, för att justera mängden luft eller lägga till nytt salt.
Materialet som används för flytande mjuknitreringsbehandling är järnmetall, och ythårdheten efter nitrering är högre med Al-, Cr-, Mo- och Ti-element, och ju mer guldhalt, desto grundare är nitreringsdjupet, såsom kolstål Hv 350 ~ 650, rostfritt stål Hv 1000 ~ 1200, nitrerande stål Hv 800 ~ 1100.
Flytande mjuk nitrering är lämplig för slitstarka och utmattningsbeständiga bildelar, symaskiner, kameror etc., såsom cylinderfoderbehandling, ventilbehandling, kolvcylinderbehandling och form som inte är lätt att deformera.
Jonnitrering
Denna metod är att placera ett arbetsstycke i nitreringsugnen, pumpa ett vakuum i ugnen till {{0}} ~ 10-3 Torr(㎜Hg) i förväg och sedan införa N2-gas eller N{ {3}} H2-blandning, justera ugnen till 1-10 Torr, anslut ugnskroppen till anoden, arbetsstycket till katoden och för hundratals volt likspänning mellan de två polerna. Vid denna tidpunkt kommer N2-gasen i ugnen att producera en lysande urladdning till positiva joner, som rör sig till arbetsytan, och katodspänningen kommer att sjunka kraftigt på ett ögonblick, så att de positiva jonerna kommer att rusa till katodytan vid en hög hastighet, omvandlar kinetisk energi till gasenergi, vilket gör att yttemperaturen på arbetsstycket stiger, och arbetsstyckets yta kommer att spela Fe.CO efter inverkan av kvävejoner. Sådana element stänker ut och kombineras med kvävejoner till FeN, sålunda adsorberas järnnitrid gradvis på arbetsstycket och producerar nitrering, jonnitrering är i grunden användningen av kväve, men om tillsatsen av vätekarbidgas kan användas för jonmjuknitreringsbehandling , men allmänt hänvisad till som jonnitreringsbehandling. Kvävekoncentrationen på ytan av arbetsstycket kan justeras genom att ändra partialtrycksförhållandet för den blandade gasen (N2 + H2) som fylls i ugnen. Under processen med ren jonnitrering är den enfasiga r'(Fe4N)-vävnaden innehållande N 5,7 ~ 6,1 viktprocent på arbetsytan, och det tjocka lagret är mindre än 10}μm. Det sammansatta lagret är starkt men inte poröst och är inte lätt att falla av. Eftersom järnnitrid kontinuerligt adsorberas av arbetsstycket och diffunderar till det inre, är strukturen från ytan till det inre FeN → Fe2N → Fe3N→ Fe4N sekvensförändring, enfas ε(Fe3N) N-innehåll i 5,7 ~ 11,0 viktprocent, enfas ξ(Fe2N) N-innehåll i 11,0 ~ 11,35 viktprocent. När jonnitridering först genererar r-fasen och sedan vätekarbidserien tillsätts, blir det ε-fas föreningsskiktet och diffusionsskiktet, eftersom ökningen av diffusionsskiktet har mycket hjälp för att öka utmattningshållfastheten. ε-fasen är bäst.
