Азотирование

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ.

Ионная имплантация.

В последние годы для повышения долговечности ряда деталей начинает применяться ионная имплантация.

Ионная имплантация заключается во внедрении в поверхность ионизированных атомов легирующего вещества, ускоренных электрическим полем до нужной энергии. При этом происходят процессы нарушения исходной структуры поверхности от создания в ней радиационных дефектов до распыления, а также процессы взаимодействия внедряемой примеси с атомами исходной кристаллической решетки от получения твердых растворов до образования химических соединений и выделения новых фаз.

Важнейшими параметрами ионной имплантации с прикладной точки зрения являются: распределение легирующей примеси и радиационных дефектов по глубине, максимально достижимая доза легирования, ограниченная распылением поверхности, состав и структура модифицированного поверхностного слоя.

Ионную имплантацию можно использовать как способ изменения механических и химических свойств поверхности детали в нужном направлении. К ее преимуществам относится то, что имплантация приводит к образованию таких сплавов, которые невозможны в обычных условиях из-за ограниченной растворимости или диффузии компонентов. Состав получаемых сплавов управляем, причем объемные свойства материала не затрагиваются из-за малой глубины проникновения пучка ионов. Имплантация может быть финишной операцией технологической обработки, поскольку осуществляется в широком диапазоне температур, вплоть до отрицательных и без заметного изменения размеров детали. Чтобы время обработки было не слишком большим (до 30 с/см²), необходимо обеспечивать силу тока пучков примерно 1 мА. Так как не существует явно выраженная граница раздела между получаемым поверхностным сплавом и основным материалом, то явление адгезии не играет большой роли.

Азотированный слой можно рекомендовать для:

упрочнения спеченных металлокерамических сплавов;

деталей, работающих на изнашивание в коррозионной среде при малых контактных нагрузках;

упрочнения углеродистых и легированных сталей, не содержащих алюминия (азотированный слой с нитридной зоной);

деталей, работающих при знакопеременных нагрузках в условиях изнашивания при высоких давлениях (азотированный слой с развитой зоной внутреннего азотирования);

режущего и штампового инструмента (азотированный слой без нитридной зоны),

сталей, содержащих алюминий (38Х2МЮА), работающих в режимах динамического изнашивания и при ударных нагрузках, азотированный слой без нитридной зоны.

Варьируя параметры технологического процесса ионного азотирования (давление, температуру, продолжительность, состав газовой смеси), можно решать вопросы структуры и свойств поверхностного слоя. Лучшей износостойкостью обладают нитридные поверхностные зоны с максимальной пластичностью. Образование в слое большого количества высокоазотистого малопластичного нитрида Fe₂N и перенасыщенность слоя азотом ухудшают износостойкость материала. Хорошей износостойкостью обладают материалы, азотированные в смеси 75% N₂ + 25% Аr. Чем выше температура азотирования, тем больше глубина азотированного слоя. Глубина азотированного слоя изменяется в зависимости от содержания аргона в смеси для различных сталей по-разному. Разбавление азота аргоном в насыщенной среде влияет на пластические характеристики.

Дата добавления: 2015-04-24