Азотирование и нитроцементация. Структура, свойства и области получения

Азотирование — это технологический процесс химико-термической обработки, при которой поверхность различных металлов или сплавов насыщают азотом в специальной азотирующей среде. Поверхностный слой изделия, насыщенный азотом, имеет в своём составе растворённые нитриды и приобретает повышенную коррозионную стойкость и высочайшую микротвёрдость. По микротвёрдости азотирование уступает только борированию, в то же время превосходя цементацию и нитроцементацию (незначительно).

Газовое азотирование: Насыщение поверхности металла производится при температурах от 400 (для некоторых сталей) до 1200 (аустенитные стали и тугоплавкие металлы) градусов цельсия. Средой для насыщения является диссоциированный аммиак. Для управления структурой и механическими свойствами слоя при газовом азотировании сталей применяют: двух-, трёхступенчатые температурные режимы насыщения. разбавление диссоциированного аммиака: воздухом, реже водородом.

Контрольными параметрами процесса являются: степень диссоциации аммиака; расход аммиака; температура; расходы дополнительных технологических газов (если применяются).

Каталитическое газовое азотирование: Последняя модификация технологии газового азотирования. Средой для насыщения является аммиак, диссоциированный при температуре 400—600 градусов цельсия на катализаторе в рабочем пространстве печи. Для управления структурой и механическими свойствами слоя при каталитическом газовом азотировании сталей применяют изменение потенциала насыщения. В целом применяются более низкие температуры, чем при газовом азотировании.

Ионно-плазменное азотирование: Технология насыщения металлических изделий в азотсодержащем вакууме (примерно 0,01 атм.), в котором возбуждается тлеющий электрический разряд. Анодом служат стенки камеры нагрева, а катодом — обрабатываемые изделия. Для управления структурой слоя и механическими свойствами слоя применяют (в разные стадии процесса): изменение плотности тока; изменение расхода азота; изменение степени разряжения; добавки к азоту особочистых технологических газов: водорода; аргона; метана; кислорода.

Азотирование из растворов электролитов: Использование анодного эффекта для диффузионного насыщения обрабатываемой поверхности азотом в многокомпонентных растворах электролитов, один из видов скоростной электрохимико-термической обработки (анодный электролитный нагрев) малогабаритных изделий. Анод-деталь при наложении постоянного напряжения в диапазоне от 150 до 300 В разогревается до температур 450–1050°С. Достижение таких температур обеспечивает сплошная и устойчивая парогазовая оболочка, отделяющая анод от электролита. Для обеспечения азотирования в электролит кроме электропроводящего компонента вводят вещества-доноры, обычно нитраты.

Нитроцементацией называют процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали одновременно углеродом и азотом при температуре 840—860 °С в газовой среде, состоящей из науглероживающего газа и аммиака. Продолжительность про­цесса 4-10 ч. Основное назначение нитроцементации - повыше­ние твердости, износостойкости и предела выносливости стальных деталей. После нитроцементации следует закалка непосредственно из печи, реже после повторного нагрева применяют ступенчатую закалку. После закалки проводят отпуск прри 160-180°С.При оптимальных условиях насыщения структуры нитроцементованного слоя –мелкокристаллический мартенсит, небольшое количество карбонитридов и 30-50% остаточного аустенита. Твёрдость слоя после закалки и низкого отпуска 58-60НRC, 570-690HV. Нитроцементацию широко применяют на автомобильных и тракторных заводах.

Дата добавления: 2015-04-24