Защо е разработено мекото азотиране
Газовото азотиране произвежда изключително твърда повърхност, но цикълът е дълъг и процесът е чувствителен към марката стомана: необходими са легиращи елементи, които образуват стабилни нитриди, а времето за обработка се простира на десетки часове. За да се съкрати цикълът и да се разшири диапазонът от стомани, които могат да бъдат третирани, бяха въведени два варианта в допълнение към конвенционалното азотиране - меко азотиране и йонно азотиране. Мекото азотиране е версията, която пасва на конвенционалните пещи за азотиране и остава най-широко използваната в производството.
Нитрокарбюризиращ механизъм
Мекото азотиране е по същество ниско{0}}температурно нитрокарбонизиране, базирано на процеса на азотиране. Докато азотните атоми дифундират в стоманата, малко количество въглерод навлиза заедно с тях. Практическият резултат в сравнение с обикновеното газово азотиране е случай, който е по-твърд от чисто азотиран слой, но далеч по-малко чуплив, поради което процесът се описва като мек. Слоят не е покритие; той се формира от основния метал, така че адхезията и стабилността на размерите са присъщи.
Сравнение на газово, течно и твърдо меко азотиране
| Метод | Среден | Типична употреба |
|---|---|---|
| Газово меко азотиране | Амоняк плюс въглерод{0}}съдържащи добавки в контролирана атмосфера | Доминиращ производствен път; периодични и непрекъснати пещи за азотиране |
| Течно меко азотиране | Вана с разтопена сол, съдържаща цианат и карбонат | Малки части, бързи цикли, еднакви тънки слоеве |
| Твърдо меко азотиране | Гранулирана прахообразна смес, пълна с работното натоварване | Прости форми, малки обеми, пещи без контрол на атмосферата |
Мекото азотиране с газ е процесът, описан в повечето производствени графици, тъй като атмосферата е регулируема, частите излизат чисти и една и съща пещ може да изпълнява последователности на азотиране, нитровъглеродяване и след-оксидация.
Атмосфера на пещта и проникваща среда
Газовото меко азотиране е ниско{0}}температурно ко-проникване на азот и въглерод от атмосфера, която носи активни азотни и въглеродни атоми. Обичайните среди са урея, формамид, амоняк и триетаноламин, всички от които се разлагат термично при температура на нитрокарбюризиране. Продуктите на разлагане доставят активен азот и въглерод, които се абсорбират от повърхността на обработвания детайл и след това се придвижват навътре чрез дифузия, изграждайки нитровъглероден слой, който се основава предимно на -азот. Атмосферният поток, скоростта на дисоциация и въглеродният потенциал на газовата смес са трите променливи, които определят дали слоят е здрав или саждист.
Температура, време и растеж на слоя
Температурата на меко азотиране на газ обикновено се поддържа между 560 градуса и 570 градуса, тъй като твърдостта на азотирания слой достига пикове в тази тясна ивица; преминаването на по-високо търгува твърдост за дълбочина и увеличава риска от изкривяване. Продължителността на лечението обикновено е два до три часа. Тъй като дифузията следва квадратен-корен-от-времева връзка, растежът се забавя рязко, след като цикълът премине приблизително 2,5 часа, така че удължаването на задържането дава много малко допълнителна дълбочина, като същевременно добавя разходи и растеж на зърното.
| Параметър | Препоръчителен прозорец | Ефект на отклонение |
|---|---|---|
| температура | 560-570 градуса | По-високо: по-меко, по-дълбоко, повече изкривяване; по-ниско: плитко и бавно |
| Задръжте време | 2–3 h | След 2,5 часа нарастването на дълбочината е минимално |
| Дебелина на слоя на съединението | 10–25 µm | Твърде дебел: разцепване и чупливост; твърде тънък: нисък живот на износване |
| Охлаждане | Контролиран, често с етап на окисление | Бързото охлаждане повишава остатъчното напрежение и изкривяването |
Съставен слой и контрол на свойствата
Подписът на мекото азотиране е тънък бял ярък слой на повърхността, зона на съединение от железен карбонитрид, която осигурява устойчивост на износване и, след като порьозността е контролирана, добро-поведение и задържане на масло. Под него се намира дифузионна зона, която поддържа слоя и носи предимството на якостта на умора. Фазовият баланс на слоя, порьозността във външните няколко микрометра и контролираната стъпка на последващо-окисляване са това, което отличава издръжливата нитрокарбюризирана част от тази, която се натрошава по време на работа. Частите обикновено се завършват чрез леко полиране или хонинговане, за да се отстрани най-външната пореста кожа, където приложението изисква максимална устойчивост на умора.
Инспекция и контрол на качеството
Твърдост на повърхността и сърцевината по метода на Vickers, ISO 6507-1, с леко натоварване като HV 0,1 върху тънки слоеве на сместа.
Дебелина на повърхностно-закаления слой, включително азотираната обвивка, съгласно ISO 18203.
Дълбочина на слоя и металографска оценка на азотирания корпус съгласно GB/T 11354.
Проверка на праволинейността и размерите след охлаждане, тъй като температурата на феритно нитрокарбюризиране е достатъчно ниска, за да се избегне охлаждане на втвърдяването.
Често задавани въпроси
В: Какво точно е меко азотиране?
Това е ниско{0}}температурно нитрокарбюризиране, базирано на азотиране: азот и малко количество въглерод дифундират в повърхността заедно, създавайки твърд, но относително пластичен корпус.
Въпрос: Защо се нарича меко азотиране, ако слоят е твърд?
Тъй като слоят е значително по-малко крехък от конвенционалния газ азотиран калъф, което подобрява устойчивостта на начупване и разцепване при удар.
В: Коя температура дава най-висока твърдост на корпуса?
Между 560 градуса и 570 градуса. Над тази лента слоят омеква, въпреки че расте по-дълбоко.
Въпрос: Защо да спрете цикъла на около 2,5 часа?
Растежът на слоя следва квадратен{0}}корен-от-закона за времето, така че след приблизително 2,5 часа допълнително време се купува много малко дълбочина, като същевременно се добавят разходи за енергия и изкривяване.
В: Какви среди се използват за газово меко азотиране?
Урея, формамид, амоняк и триетаноламин, които се разграждат при температурата на процеса, за да освободят активни азотни и въглеродни атоми.
Въпрос: Какво представлява белият слой?
Това е комбинираната зона на железния карбонитрид, която се образува на повърхността. Дебелината и порьозността му се контролират, за да се балансира устойчивостта на износване и крехкостта.
