Nitriiditöötlus tähendab keemilist kuumtöötlemisprotsessi, mille käigus lämmastikuaatomid tungivad teatud keskkonnas teatud temperatuuril töödeldava detaili pinnale. Nitriidiga toodetel on suurepärane kulumiskindlus, väsimuskindlus, korrosioonikindlus ja vastupidavus kõrgele temperatuurile.
Sissejuhatus nitriiditöötlusse
Traditsioonilise legeerterase alumiiniumi, kroomi, vanaadiumi ja molübdeeni elemendid on nitridimisel väga kasulikud. Need elemendid moodustavad stabiilseid nitriide, kui nad puutuvad kokku primitiivsete lämmastikuaatomitega nitriiditemperatuuril. Eelkõige ei toimi molübdeen mitte ainult nitriidi moodustava elemendina, vaid ka hapruse vähendamisena, mis ilmneb nitriidi temperatuuridel. Teistes legeerterastes sisalduvad elemendid, nagu nikkel, vask, räni, mangaan jne, ei aita nitridimisomadustele palju kaasa. Üldiselt, kui teras sisaldab ühte või mitut nitriidi genereerivat elementi, on nitriidijärgne efekt parem. Nende hulgas on alumiinium tugevaim nitriidelement ja 0,85–1,5% alumiiniumi sisaldavad nitridimistulemused on parimad. Kroomi sisaldava kroomterase puhul võib piisava sisalduse korral saada ka häid tulemusi. Sulamita süsinikteras ei sobi aga terase nitridimiseks, kuna selle tekitatud nitridkiht on väga rabe ja kergesti eemaldatav.
Tavaliselt kasutatakse kuut tüüpi nitridterast järgmiselt:
(1) Alumiiniumi sisaldav madala legeeritud teras (standardne nitridteras)
(2) Keskmise süsinikusisaldusega vähelegeeritud teras, mis sisaldab kroomielementi SAE 4100,4300,5100,6100, 8600,8700,9800 seeria.
(3) Kuumtöötlusteras (sisaldab umbes 5% kroomi) SAE H11 (SKD-61)H12, H13
(4) Ferriit- ja martensiitterasest SAE 400 seeria
(5) Austeniitsest roostevabast terasest SAE 300 seeria
(6) Sademega karastatud roostevaba teras 17-4PH, 17-7pH, A-286 jne
Standardne alumiiniumi sisaldav nitridteras võib pärast nitridimist saada kõrge kõvaduse ja kõrge kulumiskindla pinna, kuid selle karastatud kiht on samuti väga rabe. Vastupidi, kroomi sisaldav madala legeeritud teras on madalama kõvadusega, kuid karastatud kiht on suhteliselt plastiline ning selle pinnal on ka märkimisväärne kulumis- ja talakindlus. Seetõttu on materjalide valikul asjakohane pöörata tähelepanu materjalide omadustele ja kasutada täielikult ära nende eelised, et täita osade funktsiooni. Tööriistaterastel, nagu H11(SKD61) ja D2(SKD-11), on kõrge pinna kõvadus ja suur südamiku tugevus.
Suurendage terasdetailide kulumiskindlust, pinna kõvadust, väsimuspiiri ja korrosioonikindlust.
Tehniline protsess
• Osa pinna puhastamine enne nitridimist
Enamikku osi saab nitreerida kohe pärast gaasirasva eemaldamist. Mõningaid osi tuleb puhastada ka bensiiniga, kuid kui lõplikku töötlemismeetodit enne nitridimist kasutatakse poleerimisel, lihvimisel, poleerimisel jne, võib see tekitada pinnakihte, mis takistavad nitridimist, mille tulemuseks on nitridimise järgselt ebaühtlased nitriidikihid või paindedefektid. Sel ajal tuleks pinnakihi eemaldamiseks kasutada ühte kahest järgmisest meetodist. Esimene meetod on õli eemaldamine gaasiga enne nitridimist. Seejärel puhastatakse pind abrasiivse oksiidipulbriga. Teine meetod on pinna töötlemine fosfaatkattega.
• Õhu eemaldamine nitridimisahjust
Töödeldud osad asetatakse nitreerimisahju ja ahju katet saab pärast tihendamist soojendada, kuid enne 150 kraadini kuumutamist tuleb ahjust õhk eemaldada.
Väljatõmbeahju põhiülesanne on vältida ammoniaagi lagunemisel ja õhuga kokkupuutumisel tekkivat plahvatusohtlikku gaasi ning töödeldud materjali ja toe pinna oksüdeerumist. Kasutatavad gaasid on ammoniaak ja lämmastik.
Ahjust õhu eemaldamise reeglid on järgmised:
① Pärast töödeldud osade paigaldamist suletakse ahju kaas ja käivitatakse veevaba ammoniaagigaas ning voolukiirus on võimalikult suur.
② Seadke küttekolde automaatne temperatuuriregulaator 150 kraadi peale ja alustage kütmist (pange tähele, et ahju temperatuur ei tohi olla kõrgem kui 150 kraadi).
③ Kui ahju õhk eemaldatakse alla 10% või väljuv gaas sisaldab üle 90% NH3, tõstetakse ahju temperatuur nitriidi temperatuurini.
Ammoniaagi lagunemiskiirus
Nitridimine toimub kokkupuutel teiste legeerelementide ja primaarse lämmastikuga, kuid primaarse lämmastiku tootmine ehk teras ise muutub katalüsaatoriks ammoniaagi kokkupuutel kuumutusterasega ja soodustab ammoniaagi lagunemist.
Kuigi nitridimist saab läbi viia erinevate ammoniaagi lagunemiskiirustega, kasutatakse tavaliselt lagunemiskiirust 15–30%, nitridimise nõutav paksus säilib vähemalt 4–10 tundi ja töötlemistemperatuur hoitakse umbes 520 °C juures. .
jahutamine
Enamikul tööstuslikel nitridimisahjudel on soojuslülitid ahju kiireks jahutamiseks ja osade töötlemiseks pärast nitriidi lõpetamist. See tähendab, et pärast nitridimise lõpetamist lülitatakse kütte toide välja, ahju temperatuuri alandatakse umbes 50 kraadi C, seejärel kahekordistatakse ammoniaagi voolukiirust ja avatakse soojuslüliti. Sel ajal on vaja jälgida, kas väljalasketoruga ühendatud klaaspudelis on mullide ülevool, et kinnitada ahju positiivset rõhku. Pärast gaasilise ammoniaagi settimist ahjus saab ammoniaagi voolu vähendada, kuni säilib positiivne rõhk ahjus. Kui ahju temperatuur langeb alla 150 kraadi C, kasutatakse ülalkirjeldatud ahju gaasi eemaldamise meetodit ja ahju kaane saab avada pärast õhu või lämmastiku sisestamist.
NH3 → [N] Fe + 3/2 H2
Lagunenud lämmastik hajub terase pinnale ja moodustub. Fe2-3N-gaasnitridimise faas, üldine puudus õhukesest kõvenevast kihist ja pikast nitridimistöötlusajast.
NH3 lagunemise tõttu nitridimise efektiivsuse tagamiseks on gaasnitridimine madal, seega on üldiselt fikseeritud valik nitridimiseks sobivat terast, nagu Al, Cr, Mo ja muud nitrideerivad elemendid, vastasel juhul ei saa nitridimist läbi viia, kasutades JIS, SACM1 uus JIS, SACM645 ja SKD61 töötlemise tugevdamiseks ja karmistamiseks, tuntud ka kui karastamine Al, Cr, SKD61. Mo ja muud elemendid tõstavad transformatsioonipunkti temperatuuri, nii et karastustemperatuur on kõrge ja karastamistemperatuur kõrgem kui tavalisel legeerterasel, mis on nitridimistemperatuuri vahel pikka aega karastatud rabedus, nii et karastamine ja karastamine. eelnevalt rakendatakse karastavat ravi. NH3 gaasinitriidi, kuna pind on pikka aega kare, kõva ja rabe pole lihtne lihvida ning pikka aega pole ökonoomne, kasutatakse plastist survevalumasina toitetoru ja kruvi nitridimiseks.
Vedel nitridimine
Vedela pehme nitriidi peamine erinevus seisneb selles, et nitriidikihis on Fe3Nε faas, Fe4Nr faas on olemas ja ei sisalda Fe2Nξ faasi nitriidi ning ξ faasi ühendid on kõvad ja rabedad nitriidid, mis on nitriidi töötlemisel nõrgad. Vedela pehme nitridimise meetod on töödeldava detaili töötlemine, esmalt rooste eemaldamine, rasvaärastus, eelkuumutamine ja seejärel asetamine nitriiditiiglisse, mis on peamine soolaagens TF-1. Seda kuumutatakse 560–600 kraadini mõne minuti kuni mõne tunni jooksul, olenevalt tooriku väliskoormusest ja määratakse nitriidikihi sügavus, töötlemisel tuleb õhutoru viia toru põhja. tiigel, mis laguneb CN-ks või CNO-ks koos teatud koguse õhku nitrideeriva soola ainega, imbudes läbi ja hajudes tööpinnale. Tooriku pinna välimises ühendis on 8–9 massiprotsenti lämmastikku ja väike kogus C-d ja difusioonikihti, lämmastikuaatomid difundeeruvad -Fe-alusesse, et muuta teras nitriidimisperioodil lagunemise tõttu vastupidavamaks. CNO tarbimisest, nii et seda testitakse pidevalt 6–8 tunni jooksul soola koostises, et reguleerida õhuhulka või lisada uut soola.
Vedela pehme nitriidi töötlemiseks kasutatav materjal on raudmetall ja pinna kõvadus pärast nitridimist on kõrgem Al, Cr, Mo ja Ti elementidega ning mida rohkem kulda, seda madalam on nitridimissügavus, näiteks süsinikteras Hv 350 ~ 650, roostevaba teras Hv 1000 ~ 1200, nitridteras Hv 800 ~ 1100.
Vedel pehme nitreerimine sobib kulumis- ja väsimuskindlatele autoosadele, õmblusmasinatele, kaameratele jne, näiteks silindri vooderdise töötlemiseks, klapitöötluseks, kolbsilindrite töötlemiseks ja hallituseks, mida pole lihtne deformeerida.
Ioonide nitreerimine
See meetod seisneb selles, et töödeldav detail asetatakse nitrideerimisahju, pumbatakse eelnevalt ahju vaakum väärtuseni {{0}} ~ 10-3 Torr(㎜Hg) ja seejärel sisestatakse gaasi N2 või N{ {3}} H2 segu, reguleerige ahju 1-10 Torr, ühendage ahju korpus anoodiga, toorik katoodiga ja laske kahe pooluse vahel läbi sadade voltide alalispinge. Sel ajal tekitab ahjus olev gaas N2 hiilgav tühjenemine positiivseteks ioonideks, mis liiguvad tööpinnale ja katoodpinge langeb hetkega järsult, nii et positiivsed ioonid tormavad kõrgel katoodi pinnale. kiirus, muutes kineetilise energia gaasienergiaks, pannes tooriku pinnatemperatuuri tõusma ja tooriku pind hakkab pärast lämmastikuioonide kokkupõrget mängima Fe.CO-d. Sellised elemendid pritsivad välja ja ühinevad lämmastikuioonidega FeN-ks, mistõttu raudnitriid adsorbeerub töödeldavale detailile järk-järgult ja tekitab nitriidimist, ioonnitriidimine on põhimõtteliselt lämmastiku kasutamine, kuid kui vesinikkarbiidi gaasi lisamist saab kasutada ioonide pehme nitridimise töötlemiseks. , kuid üldiselt nimetatakse seda ioonnitriidi töötlemiseks, Lämmastiku kontsentratsiooni töödeldava detaili pinnal saab reguleerida ahjus täidetud segagaasi (N2 + H2) osarõhu suhte muutmisega. Puhta ioonide nitridimise käigus on ühefaasilise r'(Fe4N) koe lämmastikusisaldus tööpinnal 5,7–6,1 massiprotsenti ja paks kiht on alla 10 μm. Ühendkiht on tugev, kuid mitte poorne ja seda pole kerge maha pudeneda. Kuna raudnitriid adsorbeerub pidevalt töödeldavas detailis ja hajub sisemusse, on struktuur pinnast sisemusse FeN → Fe2N → Fe3N → Fe4N järjestuse muutus, ühefaasiline ε(Fe3N) N sisaldus 5,7–11,0 massiprotsenti, ühefaasiline ξ(Fe2N) N sisaldus 11,0 ~ 11,35 massiprotsenti. Kui ioonide nitrideerimisel genereeritakse esmalt r-faas ja seejärel lisatakse vesinikkarbiidi seeria, saab sellest ε-faasi ühendikiht ja difusioonikiht, sest difusioonikihi suurendamisest on palju abi väsimustugevuse suurendamisel. ε faas on parim.
