Nitreringsbehandling refererer til en kemisk varmebehandlingsproces, hvor nitrogenatomer trænger ind i overfladen af emnet i et bestemt medium ved en bestemt temperatur. De nitrerede produkter har fremragende slidstyrke, træthedsbestandighed, korrosionsbestandighed og høj temperaturbestandighed.
Introduktion til nitreringsbehandling
Elementerne af aluminium, krom, vanadium og molybdæn i traditionelt legeret stål er meget nyttige til nitrering. Disse grundstoffer danner stabile nitrider, når de kommer i kontakt med primitive nitrogenatomer ved nitreringstemperaturer. Især molybdæn virker ikke kun som et nitriddannende element, men også som en reduktion af skørhed, der opstår ved nitreringstemperaturer. Grundstofferne i andre legerede stål, såsom nikkel, kobber, silicium, mangan osv., bidrager ikke meget til nitreringsegenskaberne. Generelt, hvis stålet indeholder et eller flere nitridgenererende elementer, er effekten efter nitrering bedre. Blandt dem er aluminium det stærkeste nitridelement, og nitreringsresultaterne indeholdende 0.85 ~ 1,5 % aluminium er de bedste. Ved chromholdigt chromstål kan, hvis der er tilstrækkeligt indhold, også opnås gode resultater. Kulstofstål uden legering er dog ikke egnet til nitrering af stål, fordi nitreringslaget, der genereres af det, er meget skørt og nemt at pille af.
Der er seks typer nitreringsstål, der almindeligvis anvendes som følger:
(1) Lavlegeret stål indeholdende aluminium (standard nitreringsstål)
(2) Lavlegeret stål med medium kulstof indeholdende chromelement SAE 4100,4300,5100,6100,8600,8700,9800-serien.
(3) Varmtbearbejdningsstål (indeholdende ca. 5 % krom) SAE H11 (SKD-61)H12, H13
(4) Ferritisk og martensitisk rustfrit stål SAE 400-serien
(5) Austenitisk rustfrit stål SAE 300-serien
(6) Udfældningshærdende rustfrit stål 17-4PH, 17-7pH, A-286 osv.
Standard nitreringsstål, der indeholder aluminium, kan opnå en høj hårdhed og høj slidstyrke overflade efter nitrering, men dets hærdede lag er også meget skørt. Tværtimod har lavlegeret stål, der indeholder krom, en lavere hårdhed, men det hærdede lag er relativt duktilt, og dets overflade har også betydelig slidstyrke og strålemodstand. Derfor, når du vælger materialer, er det hensigtsmæssigt at være opmærksom på materialernes egenskaber og udnytte deres fordele fuldt ud for at opfylde funktionen af dele. Værktøjsstål såsom H11(SKD61) og D2(SKD-11) har høj overfladehårdhed og høj kernestyrkeeffekt.
Øg slidstyrken, overfladehårdheden, træthedsgrænsen og korrosionsbestandigheden af ståldele.
Teknisk proces
• Delvis overfladerensning før nitrering
De fleste dele kan nitreres umiddelbart efter gasaffedtning. Nogle dele skal også rengøres med benzin, men hvis den endelige forarbejdningsmetode før nitrering anvendes til polering, slibning, polering osv., kan den producere overfladelag, der hindrer nitrering, hvilket resulterer i ujævne nitreringslag eller bøjningsfejl efter nitrering. På dette tidspunkt skal en af følgende to metoder bruges til at fjerne overfladelaget. Den første metode er at fjerne olie med gas før nitrering. Overfladen renses derefter med slibende oxidpulver. Den anden metode er at behandle overfladen med en fosfatbelægning.
• Luftfjernelse fra nitreringsovn
De behandlede dele placeres i nitreringsovnen, og ovndækslet kan opvarmes efter tætning, men luften skal fjernes fra ovnen inden opvarmning til 150 grader C.
Udstødningsovnens hovedfunktion er at forhindre den eksplosive gas forårsaget af nedbrydning af ammoniakgas og kontakt med luften og at forhindre overfladeoxidation af det behandlede materiale og støtten. De anvendte gasser er ammoniak og nitrogen.
Reglerne for fjernelse af luft fra ovnen er som følger:
① Efter at de forarbejdede dele er installeret, forsegles ovndækslet, og den vandfri ammoniakgas startes, og strømningshastigheden er så stor som muligt.
② Indstil den automatiske temperaturkontrol af varmeovnen til 150 grader og start opvarmningen (bemærk, at ovntemperaturen ikke må være højere end 150 grader).
③ Når luften i ovnen fjernes til mindre end 10 %, eller den udledte gas indeholder mere end 90 % NH3, hæves ovntemperaturen til nitreringstemperaturen.
Nedbrydningshastighed af ammoniak
Nitrering udføres i kontakt med andre legeringselementer og det primære kvælstof, men produktionen af det primære kvælstof, det vil sige selve stålet, bliver katalysatoren, når ammoniakken er i kontakt med opvarmningsstålet og fremmer nedbrydningen af ammoniak.
Selvom nitrering kan udføres under forskellige nedbrydningshastigheder af ammoniak, anvendes der generelt en nedbrydningshastighed på 15 til 30 %, den nødvendige tykkelse af nitreringen opretholdes i mindst 4 til 10 timer, og behandlingstemperaturen holdes på omkring 520 grader C. .
afkøling
De fleste industrielle nitreringsovne har varmeafbrydere til hurtigt at afkøle ovnen og bearbejde dele, efter at nitreringen er afsluttet. Det vil sige, efter at nitreringen er afsluttet, slukkes varmestrømforsyningen, ovntemperaturen reduceres med omkring 50 grader C, og derefter fordobles ammoniakstrømningshastigheden, og varmeafbryderen åbnes. På dette tidspunkt er det nødvendigt at observere, om der er et bobleoverløb i glasflasken forbundet til udstødningsrøret for at bekræfte det positive tryk i ovnen. Efter at ammoniakgassen er bundfældet i ovnen, kan ammoniakstrømmen reduceres, indtil overtrykket i ovnen opretholdes. Når ovntemperaturen falder til under 150 grader C, anvendes den ovenfor beskrevne metode til fjernelse af ovngas, og ovndækslet kan åbnes, efter at luften eller nitrogen er tilført.
NH3 → [N] Fe + 3/2 H2
Det nedbrudte N diffunderer ind i stålets overflade for at dannes. Fase Fe2-3N gasnitrering, den generelle ulempe ved et tyndt hærdende lag og lang nitreringsbehandlingstid.
Gasnitrering på grund af nedbrydning af NH3 for nitreringseffektivitet er lav, så generelt et fast udvalg af stål, der er egnet til nitrering, såsom Al, Cr, Mo og andre nitreringselementer, ellers kan nitrering ikke udføres ved brug af JIS, SACM1 nye JIS, SACM645 og SKD61 til at styrke og sejre behandling, også kendt som temperering Al, Cr, SKD61. Mo og andre elementer øger temperaturen på transformationspunktet, så bratkølingstemperaturen er høj, og tempereringstemperaturen er højere end for almindeligt strukturlegeret stål, som er hærdet skørhed mellem nitreringstemperaturen i lang tid, så tempereringen og hærdende behandling påføres på forhånd. NH3-gasnitrering, fordi overfladen er ru i lang tid, hård og skør er ikke let at slibe, og lang tid er ikke økonomisk, bruges til nitrering af føderøret og skruen til plastsprøjtestøbemaskinen.
Flydende nitrering
Den største forskel ved flydende blød nitridering er, at der er en Fe3Nε-fase i nitreringslaget, Fe4Nr-fasen eksisterer og indeholder ikke Fe2Nξ-fasenitrid, og ξ-faseforbindelser er hårde og sprøde nitrider, der er dårlige i sejhed ved nitreringsbehandling. Metoden til flydende blød nitrering er at behandle emnet, først fjerne rust, affedtning, forvarmning og derefter placere det i nitreringsdigelen, som er det vigtigste saltmiddel TF-1. Det opvarmes til 560 ~ 600 grader i et par minutter til et par timer, afhængigt af den eksterne belastning af emnet, og bestemme dybden af nitreringslaget, i behandlingen skal et luftrør føres ind i bunden af digel til at nedbrydes til CN eller CNO med en vis mængde luftnitreringssaltmiddel, der gennemtrænger og diffunderer til arbejdsoverfladen. Den yderste forbindelse på overfladen af emnet er 8 ~ 9 vægt% N og en lille mængde C og diffusionslag, nitrogenatomer diffunderer ind i -Fe-basen for at gøre stålet mere træthedsbestandigt i nitreringsperioden på grund af nedbrydningen af CNO-forbruget, så det testes konstant i 6 til 8 timers saltsammensætning, for at justere mængden af luft eller tilføje nyt salt.
Materialet, der bruges til flydende blød nitreringsbehandling, er jernmetal, og overfladehårdheden efter nitrering er højere med Al-, Cr-, Mo- og Ti-elementer, og jo mere guldindhold, jo mindre nitreringsdybde, såsom kulstofstål Hv 350 ~ 650, rustfrit stål Hv 1000 ~ 1200, nitreringsstål Hv 800 ~ 1100.
Flydende blød nitrering er velegnet til slidbestandige og træthedsbestandige autodele, symaskiner, kameraer osv., såsom cylinderforingsbehandling, ventilbehandling, stempelcylinderbehandling og form, der ikke er let at deformere.
Ionnitrering
Denne metode er at placere et emne i nitreringsovnen, pumpe et vakuum i ovnen til {{0}} ~ 10-3 Torr(㎜Hg) på forhånd og derefter indføre N2-gas eller N{ {3}} H2-blanding, juster ovnen til 1-10 Torr, tilslut ovnlegemet til anoden, emnet til katoden, og før hundredvis af volt jævnspænding mellem de to poler. På dette tidspunkt vil N2-gassen i ovnen producere en strålende udladning til positive ioner, der bevæger sig til arbejdsfladen, og katodespændingen vil falde kraftigt på et øjeblik, så de positive ioner vil skynde sig til katodeoverfladen ved en høj hastighed, omdannelse af kinetisk energi til gasenergi, hvilket får emnets overfladetemperatur til at stige, og emnets overflade vil spille Fe.CO efter påvirkning af nitrogenioner. Sådanne elementer sprøjter ud og kombineres med nitrogenioner til FeN, således adsorberes jernnitrid gradvist på emnet og producerer nitrering, ionnitrering er grundlæggende brugen af nitrogen, men hvis tilsætningen af hydrogencarbidgas kan bruges til ionblød nitreringsbehandling , men generelt benævnt ionnitreringsbehandling. Nitrogenkoncentrationen på overfladen af emnet kan justeres ved at ændre partialtryksforholdet for den blandede gas (N2 + H2) fyldt i ovnen. Under processen med ren ionnitrering er det enfasede r'(Fe4N)-væv, der indeholder N-indhold, 5,7 ~ 6,1 vægt% på arbejdsfladen, og det tykke lag er mindre end 10μm. Det sammensatte lag er stærkt, men ikke porøst og er ikke let at falde af. Da jernnitrid kontinuerligt adsorberes af emnet og diffunderer til det indre, er strukturen fra overfladen til det indre FeN → Fe2N → Fe3N→ Fe4N sekvensændring, enkeltfaset ε(Fe3N) N indhold i 5,7 ~ 11,0% vægt, enkeltfaset ξ(Fe2N) N-indhold i 11,0 ~ 11,35 vægt%. Når ionnitridering først genererer r-fasen og derefter tilsættes brintkarbidserien, bliver det ε-fase-forbindelseslaget og diffusionslaget, fordi forøgelsen af diffusionslaget har meget hjælp til at øge udmattelsesstyrken. ε-fasen er den bedste.
