Aufkohlungsstahl gegen Nitrierstahl

Im letzten Artikel haben wir vorgestellt Kohlenstoffaufkohlung im Detail. Im Allgemeinen besteht das Aufkohlen darin, den Stahl oben auf die kritische Temperatur zu erwärmen und dann die Kohlenstoffinfiltration und -diffusion durchzuführen, so dass es auch als austenitische chemische Wärmebehandlung bezeichnet wird. Es ist eine Art chemische Hochtemperatur-Wärmebehandlung, und die Verformung des Werkstücks ist groß. Im Allgemeinen wird das Aufkohlen von Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt verwendet, um eine gute Kernzähigkeit und eine hohe Oberflächenhärte zu erhalten. Nach dem Aufkohlen liegt der Oberflächenkohlenstoffgehalt des Werkstücks im Allgemeinen über 0.8%. Abschrecken und Anlassen bei niedriger Temperatur, während die Härte und Verschleißfestigkeit verbessert werden, kann das Herz eine hohe Zähigkeit beibehalten, einer Stoßbelastung standhalten und eine hohe Ermüdungsfestigkeit aufweisen. Aufkohlungsstahl kann in Aufkohlungsstahl aus Kohlenstoff und Aufkohlungsstahl aus Legierung unterteilt werden. Legierungselemente wie Mangan, Chrom, Nickel, Molybdän, Wolfram, Vanadium, Bor im Aufkohlungsstahl können die Härtbarkeit, die Kornverfeinerung verbessern, die feste Lösung festigen, den Kohlenstoffgehalt in der Aufkohlungsschicht, die Dicke der Aufkohlungsschicht und beeinflussen die Organisation.

Nitrieren ist die Diffusion von Stickstoff bei einer Temperatur, die niedriger ist als die des Eutektoids von Eisen und Stickstoff, auch als chemische Wärmebehandlung bei niedriger Temperatur (chemische Ferritwärmebehandlung) bekannt. Es weist eine geringe Verformung auf. Wenn Stahl Molybdän, Chrom, Aluminium und andere Metallnitride enthält, kann er eine höhere Härte, Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Ermüdungsbeständigkeit erzielen als die aufgekohlte Schicht. Das Nitrieren wird hauptsächlich für Präzision, Verformungsfähigkeit, hohe Dauerfestigkeit und Verschleißfestigkeit verwendet. Dies sind Artefakte wie Bohrspindel und Bohrstange, Schleifspindel, Zylinderlaufbuchse usw. Baustähle aus kohlenstoffarmen und mittleren Kohlenstofflegierungen, Werkzeugstähle, rostfreie Stähle und Kugelstähle Gusseisen, das Cr, Mo, V, Ti, Al und andere Elemente enthält, kann nitriert werden.

Obwohl nitrierter Stahl hat eine hohe Härte, Verschleißfestigkeit und hohe Dauerfestigkeit, die nur auf der Oberfläche erhalten bleibt (Die nitrierte Schicht aus Cr-Mo-Al-Stahl hat eine Tiefe von 0.3–0.65 mm bei 500–540 ° C nach 35–65 h). Die meisten Nitrierteile arbeiten unter Reibung und komplexen dynamischen Belastungsbedingungen, bei denen sowohl die Oberfläche als auch der Kern der Hochleistung benötigt werden. Der nitrierende Kohlenstoffstahl Fe 4N und Fe 2N ist instabil, die etwas höhere Temperatur ist leicht zu vergröbern, die Oberfläche kann keine höhere Härte aufweisen und der Kern kann keine höhere Festigkeit und Zähigkeit aufweisen. Um gleichzeitig eine hohe Härte und Verschleißfestigkeit an Oberfläche und Kern zu erzielen, müssen im Stahl stabile Nitridverbindungen mit Stickstoff gebildet werden, die die Kernlegierungselemente wie Al, Ti, V, W verstärken können , Mo, Cr usw. 41CrAlMo74 (SacM645 / 41CrAlMo7 / 34CrAlMo5) ist eine häufig verwendete nitrierte Stahlsorte. Aluminium hat eine große Affinität zu Stickstoff und ist das Hauptlegierungselement zur Bildung von Nitrid und zur Verbesserung der Festigkeit der Nitrierschicht. AlN ist sehr stabil, selbst bei einer Temperatur von etwa 1000 ° C ist der Stahl unlöslich und Aluminium sorgt für eine gute Nitrierleistung des Stahls. Die Härte dieses Stahls nach der Nitrierfläche kann bis zu 1100–1200 HV (67–72 HRC) betragen.

Im Allgemeinen ist das Aufkohlen eine Art Metalloberflächenbehandlung, das Nitrieren ist ein chemischer Wärmebehandlungsprozess bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Medium, damit Stickstoffatome in die Oberfläche des Werkstücks eindringen. Der heutige Artikel wird den Unterschied zwischen aufgekohltem Stahl und Nitrierstahl vorstellen:

• Nitrierstahl hat eine bessere thermische Stabilität als Aufkohlungsstahl.
• Nitrierstahl hat eine höhere Oberflächenhärte und Verschleißfestigkeit als Aufkohlungsstahl. Nach dem Nitrieren beträgt die Oberflächenhärte von Stahlteilen 1100-1200 HV (entspricht 67-72 HRC), und die hohe Härte und Verschleißfestigkeit kann auf 560-600 gehalten werden ℃ ohne abzunehmen
• Nitrierstahl hat eine höhere Dauerfestigkeit, einen geringeren Okklusionswiderstand und eine geringere Kerbempfindlichkeit als Aufkohlungsstahl. Dies liegt daran, dass das Volumen der Nitrierschicht vergrößert wird und die Restdruckspannung in der Oberflächenschicht gebildet wird.
• Die Korrosionsbeständigkeit von Nitrierstahl ist aufgrund der Bildung eines dichten Nitridfilms auf der Oberfläche von Stahlteilen besser als die von Aufkohlungsstahl.
• Die Nitriertemperatur (500-600 ° C) ist niedriger als die Aufkohlungstemperatur (900-1000 ° C). Nach dem Nitrieren benötigt der Stahl keine Wärmebehandlung, sodass die Nitrierverformung sehr gering ist. Die niedrigere Temperatur verlangsamt jedoch das Nitrieren und erfordert eine längere Haltezeit als das Aufkohlen.
• Verschiedene Anwendungen. Nitrierstahl ist in der mechanischen Industrie weit verbreitet und eignet sich besonders für die endgültige Wärmebehandlung von Präzisionsteilen wie Schleifmaschinenspindel, Bohrmaschinenstange, Präzisionsmaschinenschraube, Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und verschiedenen Präzisionszahnrädern und Messwerkzeugen usw. Für Anwendungen mit geringem Aufprall, die sich auf Geschwindigkeit konzentrieren, können aufgrund ihrer höheren Oberflächenhärte und besseren Verschleißfestigkeit eine längere Lebensdauer bieten. Aufgekohlter Stahl bietet aufgrund seiner tiefer gehärteten Schicht eine längere Lebensdauer bei Anwendungen mit hohem Aufprall und wird häufig in Flugzeugen, Automobilen und Traktoren sowie anderen mechanischen Teilen wie Zahnrädern, Wellen, Nockenwellen usw. verwendet.