El tractament de nitruració es refereix a un procés de tractament tèrmic químic en què els àtoms de nitrogen penetren a la superfície de la peça en un medi determinat a una temperatura determinada. Els productes nitrurats tenen una excel·lent resistència al desgast, resistència a la fatiga, resistència a la corrosió i resistència a altes temperatures.
Introducció al tractament de nitruració
Els elements d'alumini, crom, vanadi i molibdè en acer d'aliatge tradicional són molt útils per a la nitruració. Aquests elements formen nitrurs estables quan entren en contacte amb àtoms de nitrogen primitius a temperatures de nitruració. El molibdè, en particular, actua no només com a element formador de nitrurs, sinó també com a reducció de la fragilitat que es produeix a les temperatures de nitruració. Els elements d'altres acers aliats, com níquel, coure, silici, manganès, etc., no contribueixen gaire a les característiques de nitruració. En general, si l'acer conté un o més elements generadors de nitrur, l'efecte després de la nitruració és millor. Entre ells, l'alumini és l'element de nitrur més fort, i els resultats de nitruració que contenen 0,85 ~ 1,5% d'alumini són els millors. En el cas d'acers que continguin crom, si hi ha prou contingut, també es poden obtenir bons resultats. No obstant això, l'acer al carboni sense aliatge no és adequat per a l'acer de nitruració perquè la capa de nitruració que genera és molt trencadissa i fàcil de pelar.
Hi ha sis tipus d'acer de nitruració que s'utilitzen habitualment de la següent manera:
(1) Acer de baix aliatge que conté alumini (acer de nitruració estàndard)
(2) Acer de carboni mitjà i baix aliatge que conté element de crom sèrie SAE 4100,4300,5100,6100,8600,8700,9800.
(3) Acer de matriu de treball en calent (que conté aproximadament un 5% de crom) SAE H11 (SKD-61)H12, H13
(4) Acer inoxidable ferrític i martensític sèrie SAE 400
(5) Sèrie SAE 300 d'acer inoxidable austenític
(6) Acer inoxidable endurit per precipitació 17-4PH, 17-7pH, A-286, etc.
L'acer de nitruració estàndard que conté alumini pot obtenir una gran duresa i una superfície resistent al desgast després de la nitruració, però la seva capa endurida també és molt trencadissa. Per contra, l'acer de baix aliatge que conté crom té una duresa més baixa, però la capa endurida és relativament dúctil i la seva superfície també té una resistència al desgast i al feix considerable. Per tant, a l'hora de seleccionar materials, convé parar atenció a les característiques dels materials i aprofitar al màxim els seus avantatges per complir la funció de les peces. Els acers per a eines com H11 (SKD61) i D2 (SKD-11) tenen una gran duresa superficial i efectes de gran resistència del nucli.
Augmenta la resistència al desgast, la duresa superficial, el límit de fatiga i la resistència a la corrosió de les peces d'acer.
Procés tècnic
• Neteja de la superfície de les peces abans de la nitruració
La majoria de les peces es poden nitrurar immediatament després del desgreixatge amb gas. Algunes peces també s'han de netejar amb gasolina, però si el mètode de processament final abans de la nitruració s'utilitza per polir, rectificar, polir, etc., pot produir capes superficials que dificulten la nitruració, donant lloc a capes de nitruració desiguals o defectes de flexió després de la nitruració. En aquest moment, s'ha d'utilitzar un dels dos mètodes següents per eliminar la capa superficial. El primer mètode és eliminar l'oli amb gas abans de nitrurar. A continuació, la superfície es neteja amb abrasiu amb pols d'òxid abrasiu. El segon mètode és tractar la superfície amb un recobriment de fosfat.
• Eliminació d'aire del forn de nitruració
Les peces tractades es col·loquen al forn de nitruració i la coberta del forn es pot escalfar després del segellat, però l'aire s'ha d'eliminar del forn abans d'escalfar a 150 graus C.
La funció principal del forn d'escapament és evitar el gas explosiu causat per la descomposició del gas d'amoníac i el contacte amb l'aire, i evitar l'oxidació superficial del material tractat i del suport. Els gasos utilitzats són l'amoníac i el nitrogen.
Les regles per eliminar l'aire del forn són les següents:
① Després d'instal·lar les peces processades, la coberta del forn es segella i s'inicia el gas d'amoníac anhidre i el cabal és el màxim possible.
② Establiu el control automàtic de la temperatura del forn de calefacció a 150 graus i comenceu a escalfar (tingueu en compte que la temperatura del forn no pot ser superior a 150 graus).
③ Quan l'aire del forn s'elimina a menys del 10%, o el gas descarregat conté més del 90% de NH3, la temperatura del forn s'eleva a la temperatura de nitruració.
Velocitat de descomposició de l'amoníac
La nitruració es realitza en contacte amb altres elements d'aliatge i el nitrogen primari, però la producció del nitrogen primari, és a dir, el propi acer es converteix en el catalitzador quan l'amoníac està en contacte amb l'acer de calefacció i afavoreix la descomposició de l'amoníac.
Tot i que la nitruració es pot realitzar amb diverses taxes de descomposició d'amoníac, generalment s'utilitza una taxa de descomposició del 15 al 30%, el gruix de nitruració requerit es manté durant almenys 4 a 10 hores i la temperatura de tractament es manté a uns 520 graus C. .
refredament
La majoria dels forns de nitruració industrials tenen interruptors de calor per refredar ràpidament el forn i processar les peces després de completar la nitruració. És a dir, un cop finalitzada la nitruració, s'apaga l'alimentació de calefacció, la temperatura del forn es redueix uns 50 graus C i, a continuació, es duplica el cabal d'amoníac i s'obre l'interruptor de calor. En aquest moment, cal observar si hi ha un desbordament de bombolles a l'ampolla de vidre connectada al tub d'escapament per confirmar la pressió positiva al forn. Després que el gas d'amoníac s'instal·li al forn, el flux d'amoníac es pot reduir fins que es mantingui la pressió positiva al forn. Quan la temperatura del forn cau per sota dels 150 graus C, s'utilitza el mètode d'eliminació de gas del forn descrit anteriorment i la coberta del forn es pot obrir després d'introduir l'aire o el nitrogen.
NH3 → [N] Fe + 3/2 H2
El N descompost es difon a la superfície de l'acer per formar-se. Nitruració de gas en fase Fe2-3N, el desavantatge general de la capa d'enduriment prima i el temps de tractament de nitruració llarg.
La nitruració de gas a causa de la descomposició de NH3 per a l'eficiència de nitruració és baixa, de manera que generalment una selecció fixa d'acer adequat per a la nitruració, com ara Al, Cr, Mo i altres elements de nitruració, en cas contrari, la nitruració no es pot dur a terme mitjançant JIS, SACM1 nous JIS, SACM645 i SKD61 per enfortir i endurir el tractament, també conegut com temperat Al, Cr, SKD61. Mo i altres elements augmenten la temperatura del punt de transformació, de manera que la temperatura de trempat és alta i la temperatura de tremp és més alta que la de l'acer d'aliatge estructural ordinari, que té una fragilitat temperada entre la temperatura de nitruració durant molt de temps, de manera que el tremp i s'aplica un tractament d'enduriment per endavant. La nitruració de gas NH3, perquè la superfície és rugosa durant molt de temps, dura i trencadissa no és fàcil de moldre i durant molt de temps no és econòmic, s'utilitza per a la nitruració del tub d'alimentació i el cargol de la màquina d'emmotllament per injecció de plàstic.
Nitruració líquida
La principal diferència de la nitruració suau líquida és que hi ha una fase Fe3Nε a la capa de nitruració, la fase Fe4Nr existeix i no conté nitrur de fase Fe2Nξ i els compostos de fase ξ són nitrurs durs i trencadissos amb poca duresa en el tractament de nitruració. El mètode de nitruració suau líquida és tractar la peça de treball, primer eliminar l'òxid, desgreixar, preescalfar i després col·locar-la al gresol de nitruració, que és el principal agent de sal TF-1. S'escalfa a 560 ~ 600 graus durant uns minuts a unes poques hores, segons la càrrega externa de la peça de treball, i es determina la profunditat de la capa de nitruració, en el tractament, s'ha de passar un tub d'aire a la part inferior de la peça. gresol per descompondre's en CN o CNO amb una certa quantitat d'agent salí de nitruració d'aire, que impregna i es difon a la superfície de treball. El compost més extern a la superfície de la peça és de 8 ~ 9% en pes de N i una petita quantitat de C i capa de difusió, els àtoms de nitrogen es difonen a la base -Fe per fer que l'acer sigui més resistent a la fatiga, durant el període de nitruració a causa de la descomposició. del consum de CNO, de manera que es prova constantment en 6 a 8 hores de composició de sal, per ajustar la quantitat d'aire o afegir sal nova.
El material utilitzat per al tractament de nitruració suau líquida és el metall de ferro, i la duresa superficial després de la nitruració és més alta amb elements Al, Cr, Mo i Ti, i com més contingut d'or, menor serà la profunditat de nitruració, com l'acer al carboni Hv 350 ~ 650, acer inoxidable Hv 1000 ~ 1200, acer nitrurant Hv 800 ~ 1100.
La nitruració suau líquida és adequada per a peces d'automòbils resistents al desgast i a la fatiga, màquines de cosir, càmeres, etc., com ara el tractament de la camisa del cilindre, el tractament de la vàlvula, el tractament del cilindre del pistó i el motlle que no és fàcil de deformar.
Nitruració iònica
Aquest mètode consisteix a col·locar una peça al forn de nitruració, bombejar un buit al forn fins a {{0}} ~ 10-3 Torr(㎜Hg) per endavant i, a continuació, introduir gas N2 o N{ {3}} Mescla H2, ajusteu el forn a 1-10 Torr, connecteu el cos del forn a l'ànode, la peça de treball al càtode i passeu centenars de volts de tensió de CC entre els dos pols. En aquest moment, el gas N2 al forn produirà una descàrrega brillant en ions positius, movent-se a la superfície de treball, i la tensió del càtode caurà bruscament en un instant, de manera que els ions positius s'afanyaran a la superfície del càtode a un alt nivell. velocitat, transformant l'energia cinètica en energia de gas, fent que la temperatura superficial de la peça de treball augmenti i la superfície de la peça jugarà Fe.CO després de l'impacte dels ions de nitrogen. Aquests elements esquillen i es combinen amb ions de nitrogen en FeN, de manera que el nitrur de ferro s'adsorbeix gradualment a la peça i produeix nitruració, la nitruració d'ions és bàsicament l'ús de nitrogen, però si l'addició de gas de carbur d'hidrogen es pot utilitzar per al tractament de nitruració suau d'ions. , però generalment anomenat tractament de nitruració d'ions, la concentració de nitrogen a la superfície de la peça es pot ajustar canviant la relació de pressió parcial del gas barrejat (N2 + H2) omplert al forn. Durant el procés de nitruració d'ions purs, el teixit monofàsic r' (Fe4N) que conté N és del 5,7 ~ 6,1% en pes a la superfície de treball i la capa gruixuda és inferior a 1 0 μm. La capa composta és forta però no porosa i no és fàcil de caure. Com que el nitrur de ferro s'adsorbeix contínuament per la peça de treball i es difon a l'interior, l'estructura de la superfície a l'interior és FeN → Fe2N → Fe3N → Fe4N canvi de seqüència, contingut monofàsic de ε (Fe3N) N en 5,7 ~ 11,0% en pes, Contingut de N monofàsic ξ(Fe2N) en 11,0 ~ 11,35% en pes. Quan la nitruració d'ions genera primer la fase r i després s'afegeix la sèrie de carbur d'hidrogen, es converteix en la capa composta en fase ε i la capa de difusió, perquè l'augment de la capa de difusió ajuda molt a augmentar la resistència a la fatiga. La fase ε és la millor.
