Das Nitrieren ist ein chemischer Wärmebehandlungsprozess, bei dem Stickstoffatome bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Medium in die Oberfläche des Werkstücks eindringen. Übliche Verfahren sind Flüssignitrieren, Gasnitrieren, Ionennitrieren, wobei die beiden letztgenannten Typen am häufigsten verwendet werden. Das herkömmliche Gasnitrieren besteht darin, das Werkstück in einen verschlossenen Behälter mit fließendem Ammoniakgas zu legen. Nach langem Erhitzen und Wärmekonservieren zersetzt sich das Ammoniak in aktive Stickstoffatome, die an der Oberfläche des Werkstücks adsorbiert sind, und diffundiert in das Werkstück chemische Zusammensetzung und Organisation der Oberfläche, um eine hervorragende Oberflächenleistung zu erzielen.
Der in den Stahl infiltrierende Stickstoff bildet Eisennitrid mit unterschiedlichem Stickstoffgehalt auf der Metalloberfläche und im Kern und bildet verschiedene Legierungsnitride mit Legierungselementen im Stahl, insbesondere Aluminiumnitrid und Chromnitrid. Diese Nitridverbindungen weisen eine hohe Härte, thermische Stabilität und eine hohe Dispersion auf, wodurch der Nitrierstahl eine hohe Oberflächenhärte, Verschleißfestigkeit, Ermüdungsfestigkeit, Bissfestigkeit, atmosphärische und überhitzte Dampfkorrosionsfähigkeit, Anti-Temperier-Erweichungsfähigkeit und erhalten kann Kerbempfindlichkeit reduzieren.
Wenn beim Nitrieren Kohlenstoff infiltriert wird, um die Diffusion von Stickstoff zu fördern, spricht man von Nitrocarburierung. Verglichen mit dem Aufkohlungsprozess ist die Nitriertemperatur relativ niedrig, die Verzerrung gering, aber aufgrund der geringen Härte des Herzens ist die Permeabilitätsschicht flach, kann im Allgemeinen nur die Anforderungen an leichte und mittlere Belastung, Verschleißfestigkeit, Ermüdungsbeständigkeit oder Bestimmte Anforderungen an die Wärmebeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit von Maschinenteilen sowie eine Vielzahl von Schneidwerkzeugen, Kalt- und Warmbearbeitungswerkzeugen.
Gasnitrieren
Der Hauptzweck des Gasnitrierens besteht darin, die Verschleißfestigkeit und die hohe Oberflächenhärte des Metalls zu verbessern, das für 41CrAlMo74-Nitrierstahl geeignet ist. Nach dem Nitrieren kann die Oberflächenhärte des Werkstücks HV850 ~ 1200 erreichen. Die Nitriertemperatur ist niedrig, kleine Verformungen können für hohe Präzisionsanforderungen und verschleißfeste Anforderungen an Teile wie Bohrstange und Spindel der Bohrmaschine, Schleifmaschinenspindel, Zylinderlaufbuchse usw. verwendet werden. Sie sind jedoch nicht für Verschleiß geeignet. widerstandsfähige Teile unter starker Belastung durch die dünne Nitrierschicht.
Das Gasnitrieren kann ein allgemeines Nitrierverfahren (isothermes Nitrieren) oder ein mehrstufiges (zwei, drei) Nitrierverfahren sein. Ersteres ist die Nitriertemperatur und die Ammoniak-Zersetzungsrate bleiben während des gesamten Nitrierprozesses unverändert, im Allgemeinen zwischen 480 und 520 ° C, die Ammoniak-Zersetzungsrate von 15 bis 30% und die Haltezeit von fast 80 Stunden. Dieses Verfahren eignet sich für Teile mit flacher Versickerungsschicht, starker Verformung und hoher Härte, die Verarbeitungszeit ist jedoch zu lang.
Beim mehrstufigen Nitrieren werden Nitrieren und Diffundieren bei unterschiedlichen Temperaturen, unterschiedlichen Ammoniakzersetzungsraten und unterschiedlichen Zeiten während des gesamten Nitrierprozesses durchgeführt. Die gesamte Nitrierzeit kann auf fast 50 Stunden verkürzt werden, und es kann eine tiefere Infiltrationsschicht erhalten werden, aber die Nitriertemperatur ist höher und die Verzerrung ist größer.
Es gibt Korrosionsschutzgas Nitrieren, Nitriertemperatur zwischen 550 ~ 700 ° C, Isolierung 0.5 ~ 3 Stunden, Ammoniak-Zersetzungsrate von 35 ~ 70%, die Oberfläche des Werkstücks kann chemische Stabilität der hohen Verbundschicht erhalten, verhindern das Werkstück durch Nässe Luft, überhitzter Dampf, Gasverbrennungsprodukte usw., Korrosion.
Bei einem normalen Gasnitrierwerkstück ist die Oberfläche silbergrau. Manchmal kann es aufgrund von Oxidation auch blau oder gelb sein, hat aber im Allgemeinen keinen Einfluss auf die Verwendung.
Ionennitrieren
Wegen des Glimmentladungsprinzips auch als Glühenitrieren bekannt. Das Metallwerkstück wird als Kathode in den Unterdruckbehälter des Stickstoffmediums gelegt, und die Stickstoff- und Wasserstoffatome im Medium werden nach der Elektrifizierung ionisiert, und das starke elektrische Feld im Plasmabereich wird zwischen der Anode und der Kathode gebildet. und die positiven Ionen von Stickstoff und Wasserstoff "treffen" mit hoher Geschwindigkeit auf die Oberfläche des Werkstücks.
Die hohe kinetische Energie der Ionen wird in Wärmeenergie umgewandelt, wodurch die Metalloberfläche auf die gewünschte Temperatur erwärmt wird. Der Ionenbeschuss erzeugt atomares Sputtern auf der Oberfläche des Werkstücks, was dem Reinigungseffekt ähnlich ist. Gleichzeitig dringt durch den Adsorptions- und Diffusionseffekt Stickstoff in die Oberfläche des Werkstücks ein, das für Teile wie Schraube, Zahnrad und Form der Werkzeugmaschine verwendet wird.
Gegenüber dem allgemeinen Gasnitrieren sind die Vorteile des Ionennitrierens: Verkürzen des Nitrierzyklus; Nitridtemperatur in 520-540, die Verformung des Werkstücks ist gering, die Sprödigkeit der Nitridschicht ist gering; Lokales Nitrieren kann realisiert werden und die Dicke und Struktur der Infiltrationsschicht kann gesteuert werden. Ionenbeschuss kann die Oberfläche reinigen und den Passivierungsfilm auf der Oberfläche von Metallteilen entfernen. Edelstahl und hitzebeständiger Stahl können direkt nitrieren.
Nitrocarburieren
Niedertemperaturnitrieren, auch als weiches Nitrieren bekannt, dh die Metalloberfläche ist unterhalb der Eisen-Stickstoff-Eutektoid-Übergangstemperatur mit Stickstoff und Kohlenstoff durchdrungen. Die nach der Infiltration einer kleinen Menge Kohlenstoff gebildeten Mikrocarbide können die Diffusion von Stickstoff fördern und die Bildung von Verbindungen mit hohem Stickstoffgehalt beschleunigen, was wiederum die Löslichkeit von Kohlenstoff erhöht. Darüber hinaus kann Kohlenstoff in Nitriden die Sprödigkeit verringern. Das Nitrocarburieren kann nicht nur die Ermüdungslebensdauer des Werkstücks sowie die Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Bissfestigkeit verbessern, sondern hat auch die Vorteile niedriger Kosten, einfacher Bedienung, kürzerer Zeit, geringer Werkstückverzerrung und guten Aussehens Die Carbonitrierschicht ist flacher als die Aufkohlungsschicht, daher wird sie im Allgemeinen verwendet, um die leichte Last zu tragen und Teile mit hoher Verschleißfestigkeit zu erfordern.
Die üblichen Nitrocarburierungsverfahren sind das Flüssigkeitsverfahren und das Gasverfahren. Die Behandlungstemperatur beträgt 530 bis 570 ° C und die Konservierungszeit beträgt 1 bis 3 Stunden. Das flüssige Verfahren ist ein Cyanidsalz oder eine Vielzahl von Salzbadformulierungen, üblicherweise werden neutrales Salz + Ammoniak und Harnstoff + Carbonat verwendet, aber diese Reaktionsprodukte sind toxisch. Das Gasmedium ist hauptsächlich endothermes oder exothermes Gas (kontrollierte Atmosphäre) + Ammoniak, thermisches Zersetzungsgas von Harnstoff, tropfende organische Lösungsmittel, die Kohlenstoff und Stickstoff enthalten, wie Formamid, Triethanolamin und so weiter.
Cyanidcyanid bezieht sich auf das Hochtemperatur-Carbonitrieren, bei dem hauptsächlich das Aufkohlen verwendet wird, um stickstoffhaltigen Austenit mit hohem Kohlenstoffgehalt und stickstoffhaltigen Martensit mit hohem Kohlenstoffgehalt nach dem Abschrecken aufgrund seiner relativ hohen Temperatur und starken Diffusionsfähigkeit der Kohlenstoffatome zu bilden. Die Infiltration von Stickstoff fördert die Infiltration von Kohlenstoff, so dass die Co-Infiltrationsgeschwindigkeit schneller ist. Die Infiltrationsschicht von 0.5 bis 0.8 mm kann durch Halten für 4 bis 6 Stunden erhalten werden, was die Stabilität von unterkühltem Austenit verbessert.