Tretman nitriranjem
Nitrirani zupčanici
Obrada nitriranjem se odnosi na proces kemijske toplinske obrade u kojem atomi dušika infiltriraju površinu obratka u određenom mediju na određenoj temperaturi. Nitrirani proizvodi imaju odličnu otpornost na habanje, otpornost na zamor, otpornost na koroziju i otpornost na visoke temperature.
Ovdje ćemo pogledati Netrexov video, Netrex vrlo dobro objašnjava šta je nitriranje.
Uvod u tretman nitriranja
Elementi aluminija, kroma, vanadijuma i molibdena u tradicionalnim materijalima od legiranog čelika vrlo su korisni za nitriranje. Kada ovi elementi dođu u kontakt sa nastalim atomima dušika na temperaturi nitriranja, formiraju se stabilni nitridi.
Konkretno, element molibdena ne djeluje samo kao element za stvaranje nitrida, već djeluje i kao smanjenje krtosti koja se javlja na temperaturi nitriranja. Elementi u drugim legiranim čelicima, kao što su nikl, bakar, silicijum, mangan, itd., ne doprinose mnogo karakteristikama nitriranja.
Općenito govoreći, ako čelik sadrži jedan ili više elemenata koji stvaraju nitride, učinak nakon nitriranja je relativno dobar. Među njima, aluminijum je najjači nitridni element, a nitriranje sa 0.85 do 1,5 posto aluminijuma ima najbolje rezultate.
Što se tiče čelika koji sadrži krom, ako ima dovoljno sadržaja, mogu se postići i dobri rezultati. Ali nema legure koja sadrži ugljični čelik jer je nitrirani sloj vrlo krhak i lako se ljušti, tako da nije pogodan za nitriranje čelika.
Postoji šest najčešće korištenih čelika za nitriranje, kako slijedi:
(1) Niskolegirani čelik koji sadrži aluminij (standardni nitrirani čelik)
(2) SAE 4100, 4300, 5100, 6100, 8600, 8700, 9800 serije srednjeg ugljičnog niskolegiranog čelika koji sadrži hrom.
(3) Čelik za vruću obradu (sadrži oko 5 posto hroma) SAE H11 (SKD-61) H12, H13
(4) Feritni i martenzitni nerđajući čelik serije SAE 400
(5) Austenitni nerđajući čelik SAE 300 serije
(6) Nerđajući čelik 17-4PH, 17-7PH, A-286, itd.
Standardni nitrirani čelik koji sadrži aluminij može postići visoku tvrdoću i visoku otpornost na habanje površinskog sloja nakon nitriranja, ali očvrsnuti sloj je također vrlo krh. Naprotiv, niskolegirani čelik koji sadrži krom ima manju tvrdoću, ali je kaljeni sloj tvrđi, a njegova površina također ima značajnu otpornost na habanje i otpornost na grede. Stoga pri odabiru materijala treba obratiti pažnju na karakteristike materijala i u potpunosti iskoristiti njihove prednosti kako bi zadovoljili funkcije dijelova. Što se tiče alatnih čelika kao što je H11 (SKD61) D2 (SKD-11), oni imaju visoku površinsku tvrdoću i veliku čvrstoću jezgra.
Efekat
Povećajte otpornost na habanje, površinsku tvrdoću, granicu zamora i otpornost na koroziju čeličnih dijelova.
Tehnički proces
Površinsko čišćenje dijelova prije nitriranja
Većina dijelova može se nitrirati odmah nakon odmašćivanja plinskim odmašćivanjem. Neki dijelovi se također moraju očistiti benzinom, ali ako se u konačnoj metodi obrade prije nitriranja koristi poliranje, brušenje, poliranje itd., može se stvoriti površinski sloj koji ometa nitriranje, što rezultira neravnomjernim ili neravnomjernim nitriranjem nakon nitriranja.
Došlo je do kvarova kao što je savijanje. U ovom trenutku treba koristiti jednu od sljedeće dvije metode za uklanjanje površinskog sloja. Prva metoda prvo koristi plin za uklanjanje ulja prije nitriranja. Zatim koristite glinicu u prahu za pjeskarenje površine (abrazivno čišćenje). Druga metoda je nanošenje fosfatnog premaza na površinu.
Odvodni vazduh iz peći za nitriranje
Obrađene delove staviti u peć za nitriranje i zatvoriti poklopac peći da se zagreju, ali pre zagrevanja na 150 stepeni peć mora biti iscrpljena. Glavna funkcija peći je da spriječi kontakt eksplozivnog plina sa zrakom kada se amonijak razgradi, te spriječi oksidaciju površine obrađenog predmeta i nosača.
Plin koji se koristi je amonijak i dušik. Osnove za uklanjanje zraka iz peći su sljedeće:
①Nakon ugradnje dijelova koji se obrađuju, poklopac peći je zapečaćen, a bezvodni plin amonijaka se pokreće, a protok je što je moguće veći.
②Podesite automatsku kontrolu temperature peći za grejanje na 150 stepeni i započnite grejanje (imajte na umu da temperatura peći ne može biti viša od 150 stepeni).
③Kada se zrak u peći ukloni na manje od 10 posto, ili izduvni plin sadrži više od 90 posto NH3, tada se temperatura peći povećava na temperaturu nitriranja.
Brzina raspadanja amonijaka
Nitriranje se provodi dovođenjem u kontakt drugih legirajućih elemenata sa nastalim dušikom, ali proizvodnja dušika u nastajanju je da sam čelik postaje katalizator kada plin amonijaka dođe u kontakt sa zagrijanim čelikom kako bi potaknuo razgradnju amonijaka.
Iako se nitriranje može izvesti pod amonijakom sa različitim brzinama razgradnje, stopa razgradnje je općenito 15-30 posto, a debljina potrebna za nitriranje održava se najmanje 4-10 sati, a temperatura tretmana se održava na oko 520 stepeni.
Smiri se
Većina industrijskih peći za nitriranje ima izmjenjivače topline za brzo hlađenje peći za grijanje i obrađenih dijelova nakon završetka radova na nitriranju. To jest, nakon što je nitriranje završeno, snaga grijanja se isključuje kako bi se temperatura peći smanjila za oko 50 stepeni, a zatim se brzina protoka amonijaka udvostručuje i izmjenjivač topline se pokreće.
U ovom trenutku obratite pažnju da vidite da li se u staklenoj boci spojenoj na ispušnu cijev prelijevaju mjehurići kako biste potvrdili pozitivan tlak u peći. Nakon što plin amonijaka uveden u peć postane stabilan, brzina protoka amonijaka se može smanjiti sve dok se ne održi pozitivan tlak u peći.
Kada temperatura peći padne ispod 150 stepeni, poklopac peći se može otvoriti nakon uvođenja vazduha ili azota koristeći metodu uklanjanja gasa iz peći kao što je gore opisano.
Gasno nitriranje
Gasno nitriranje je objavio njemački AF ry 1923. godine. Radni komad je stavljen u peć, a plin NH3 je direktno doveden u peć za nitriranje na 500-550 stepeni i držan 20-100 sati da bi se razgradio plin NH3 u atomsko stanje.
Tretiranje nitriranjem (N) plinom i (H) plinom je glavna svrha proizvodnje sloja spoja otpornog na habanje i koroziju na površini čelika. Njegova debljina je oko 0.02-0.02 m/m, a priroda mu je izuzetno tvrda Hv 1000 ~1200 i izuzetno krhka. Brzina razlaganja NH3 varira u zavisnosti od brzine protoka i temperature.
Što je veći protok, to je niža brzina razgradnje, manja brzina protoka, veća je brzina razgradnje, a što je viša temperatura, to je veća brzina razgradnje. Što je temperatura niža, to je niža stopa razgradnje. Gas NH3 podliježe termičkoj razgradnji na 570 stepeni na sljedeći način:
NH3 →〔N〕Fe plus 3/2 H2
Razloženi N zatim difundira u površinu čelika da bi se formirao. Faza Fe2-3N gasnog nitriranja, opći nedostatak je što je očvrsli sloj tanak i vrijeme nitriranja je dugo.
Gasno nitriranje ima nisku efikasnost zbog razlaganja NH3 za nitriranje, tako da je općenito fiksirano da se izaberu čelici pogodni za nitriranje, kao što su oni koji sadrže Al, Cr, Mo i druge elemente za nitriranje, inače nitriranje neće biti moguće.
Generalno se koriste JIS i SACM1. Novi JIS, SACM645 i SKD61 se takođe nazivaju gašenje i kaljenje sa tretmanom za jačanje i kaljenje. Budući da su Al, Cr, Mo, itd. svi elementi koji povećavaju temperaturu tačke transformacije, temperatura gašenja je viša, a temperatura kaljenja je također viša od one kod običnih konstrukcijskih legiranih čelika. Krtost kaljenja nastaje tokom dugotrajnog zagrevanja na temperaturi nitriranja, pa se tretman kaljenja i otpuštanja primenjuje unapred.
Gasno nitriranje NH3, jer je površina hrapava, tvrda i lomljiva zbog dugog vremena, nije lako brusiti, a dugo vremena nije ekonomično. Koristi se za nitriranje cijevi za punjenje i navojne šipke mašine za brizganje plastike.
Tečno nitriranje
Glavna razlika tečnog nitrougljikovanja je u tome što postoji Fe3Nε faza u nitridovanom sloju, Fe4Nr faza postoji, ali ne i Fe2Nξ faza nitrida. ξ faza je tvrda i krhka u procesu nitriranja, koja je slaba u žilavosti i tečnom nitrougljikovanju. Metoda je uklanjanje rđe, odmašćivanje, prethodno zagrijavanje radnog predmeta i postavljanje u lončić za nitriranje.
Lončić je napravljen od TF-1 kao glavne soli i zagrijava se na 560-600 stepeni od nekoliko minuta do nekoliko sati. , Dubina sloja za nitriranje određuje se prema veličini vanjskog opterećenja na radni komad. Tokom obrade, zračna cijev se mora umetnuti na dno lončića kako bi se određena količina agensa za nitriranje zraka razgradila u CN ili CNO, koji će prodrijeti i difundirati na radnu površinu, tako da se najudaljeniji spoj površine obratka je 8-9 težinski postotak N i mala količina C i difuzionog sloja.
Atomi dušika difundiraju u -Fe bazu kako bi čelik bio otporniji na zamor. Tokom perioda nitriranja, zbog razgradnje i potrošnje CNO, potrebno je kontinuirano ispitivanje sastava soli u 6-8 sati tretmana kako bi se prilagodio volumen zraka ili dodala nova sol.
Materijal koji se koristi za tečno meko nitriranje je metal željezo. Površinska tvrdoća nakon nitriranja je veća ako površinska tvrdoća sadrži Al, Cr, Mo, Ti, a što je više zlata, to je dubina nitriranja manja, kao što je ugljični čelik Hv 350 -650, nehrđajući čelik Hv {{1} }, nitrirani čelik Hv 800-1100.
Tečno nitrougljičenje je pogodno za automobilske dijelove otporne na habanje i zamor, šivaće mašine, kamere, itd., kao što su obrada košuljice cilindra, obrada ventila, obrada cijevi klipa i nedeformabilni kalupi. Zemlje koje koriste tečnu nitrougljičenje su zapadnoevropske zemlje, Sjedinjene Države, Sovjetski Savez i Japan.
Jonsko nitriranje
Ova metoda je stavljanje radnog komada u peć za nitriranje, usisavanje peći do 10-2-10-3 Torr (㎜Hg) unaprijed, zatim uvođenje plina N2 ili miješanog plina N2 plus H2 i podešavanje peći da dostigne {{4} } Torr, poveži tijelo peći na anodu, radni komad na katodu i primijeni stotine volti jednosmjernog napona između dva pola.
U ovom trenutku, gas N2 u peći će se sjajno isprazniti u pozitivne jone i preći na radnu površinu. Napon naglo opada, uzrokujući da pozitivni ioni jure na površinu katode velikom brzinom, pretvarajući kinetičku energiju u energiju plina, tako da površinska temperatura obratka može porasti, uslijed utjecaja dušikovih iona, na površinu radni komad je poprskan Fe.CO i drugim elementima kako bi se spojio sa ionima dušika. FeN, kao rezultat toga, željezni nitrid se postupno adsorbira na radni komad kako bi se proizvelo nitriranje.
Ionsko nitriranje u osnovi koristi dušik, ali ako se doda ugljikovodični plin, može se koristiti za ionsko meko nitriranje, ali se općenito naziva ionskim dušikom Hemijska obrada, koncentracija dušika na površini obratka može se podesiti promjenom omjera parcijalnog tlaka miješanog plina (N2 plus H2) napunjenog u peć.
Kod čistog ionskog nitriranja, jednofazna r′ (Fe4N) struktura na radnoj površini sadrži sadržaj N od 5,7 do 6,1 posto po težini, debljina sloja je unutar 10μm. Sloj smjese je jak i nije porozan i nije lako otpasti. Budući da radni predmet konstantno apsorbira željezni nitrid i difundira u unutrašnjost, struktura od površine prema unutrašnjosti je FeN → Fe2N → Fe3N → Fe4N mijenja se u nizu, jednofazni ε (Fe3N) sadrži 5.{13 }}.0 mas. posto N, a jednofazni ξ (Fe2N) sadrži 11.0-11.35 mas. posto.
Jonsko nitriranje prvo stvara r fazu, a zatim dodaje. U slučaju vodonik karbida, sloja spoja i difuzijskog sloja koji se mijenjaju u epsilon fazu, povećanje difuzijskog sloja mnogo doprinosi povećanju čvrstoće na zamor. Erodibilnost najbolje je u ε fazi.
Stepen tretmana jonskim nitriranjem može početi od 350 stepeni. Vrijeme tretmana može biti nekoliko minuta ili čak dugo s obzirom na materijal i njegova povezana mehanička svojstva. Ova metoda je ista kao i prethodni tretman nitriranja metodom termičke razgradnje. Metoda je drugačija. Budući da ova metoda koristi visoku energiju jona, materijali kao što su nehrđajući čelik, titan, kobalt itd., za koje se u prošlosti smatralo da je teško tretirati, također se mogu lako tretirati odličnim površinskim otvrdnjavanjem.
Imate li konkretna pitanja oUsluge obrade? Kontaktirajte Yogie!Naši prodajni inženjeri će raditi s vama od početka do kraja kako bi osigurali da vaš projekat bude završen prema vašim zahtjevima.
također,Yogieje profesionalni proizvođač zaRudarska oprema, CNC alatne mašine, iDelovi mašinapreko 20 godina.
