Welche Stahlwerkstoffe können Nitrieren sein?

Wir haben im letzten Artikel die Methode des Nitrierens von Stahl vorgestellt. Wie wir wissen, bezieht sich die Nitrierbehandlung auf den chemischen Wärmebehandlungsprozess, bei dem Stickstoffatome unter einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Medium in die Oberfläche des Werkstücks eindringen, um die Verschleißfestigkeit, Oberflächenhärte, Ermüdungsgrenze und Korrosionsbeständigkeit von Stahlteilen zu erhöhen. Nitrierende Metallprodukte weisen eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit, Ermüdungsbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Hochtemperaturbeständigkeit auf. Die Elemente Aluminium, Chrom, Vanadium und Molybdän in Stahl tragen zum Nitrieren bei, das stabile Nitridverbindungen bildet, wenn sie bei Nitriertemperatur mit primitiven Stickstoffatomen in Kontakt kommen.

Insbesondere Molybdän wirkt nicht nur als nitridbildendes Element, sondern verringert auch die Sprödigkeit bei der Nitriertemperatur. Wenn der Stahl ein oder mehrere nitridbildende Elemente enthält, ist der Nitriereffekt im Allgemeinen besser, wobei 0.85 - 1.5% Aluminium das beste Nitrierergebnis sind, und eine bestimmte Menge an Chromgehalt kann ebenfalls einen guten Effekt erzielen. Normaler Kohlenstoffstahl ist nicht zum Nitrieren von Stahl geeignet, da die Nitrierschicht spröde und leicht abziehbar ist.

 

Häufig verwendete Nitrierstähle, einschließlich:

(1) Niedriglegierte Stähle, die Aluminium enthalten (Standardnitrierstähle)

(2) Cr-haltiger niedriglegierter Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt SAE 41XX Serie, 4300, 5100, 6100, 8600, 8700, 9800 Serie.

(3) Warmumformstahl (mit ca. 5% Chrom), SAE-H11 (SKD - 61) H12, H13

(4) SAE 400-System aus Ferrit und martensitischem Edelstahl

(5) Serie austenitischer Edelstahl SAE 300

(6) Ausfällen von gehärtetem Edelstahl 17-4PH, 17-7PH, A-286 usw.

 

Aluminiumhaltige Standardnitrierstähle weisen nach dem Nitrieren eine hohe Härte und eine verschleißfeste Oberflächenschicht auf, die gehärtete Schicht ist jedoch auch spröde. Im Gegensatz dazu haben niedriglegierte Stähle, die Chrom enthalten, eine geringere Härte, aber die gehärtete Schicht ist duktiler, und die Oberfläche weist auch eine beträchtliche Verschleißfestigkeit und Strahlbeständigkeit auf. Daher sollten die Eigenschaften von Materialien und Teilen bei der Auswahl der Materialien kombiniert werden. Werkzeugstähle wie H11 (SKD61), D2 (SKD - 11) weisen eine hohe Oberflächenhärte und eine hohe Kernfestigkeit auf.

 

Nitrierverfahren für aluminiumhaltige niedriglegierte Stähle

Oberflächenreinigung von Teilen vor dem Nitrieren

Die meisten Teile können sofort nach Gasöl nitriert werden, einige Teile können auch mit Benzin gereinigt werden, aber Polieren, Schleifen, Polieren und andere Verarbeitungsverfahren können die Nitrieroberflächenschicht behindern, was zu einer ungleichmäßigen Nitrierschicht oder Biegung und anderen Defekten führt. Zu diesem Zeitpunkt sollten die folgenden Methoden verwendet werden, um die Oberflächenschicht zu entfernen. Vor dem Nitrieren wurde zuerst Gas zur Ölentfernung verwendet, dann wurde Aluminiumoxidpulver für die Sandstrahlbehandlung auf der Oberfläche verwendet und dann wurde eine Phosphatbeschichtung auf der Oberfläche verarbeitet.

 

Abluft im Nitrierofen

Die behandelten Teile können nach dem Versiegeln im Nitrierofen erwärmt werden, die Luft muss jedoch vor dem Erhitzen auf 150 ° C aus dem Ofen entfernt werden. Der Ausschluss des Gases im Ofen dient hauptsächlich der Verhinderung der Ammoniakzersetzung und des Luftkontakts sowie des explosiven Gases und der Verhinderung der Oberflächenoxidation des behandelten Materials und des Trägers. Die verwendeten Gase sind Ammoniak und Stickstoff. Das Verfahren ist wie folgt: (1) Nachdem die Ofenabdeckung der verarbeiteten Teile versiegelt war, begann sie in das wasserfreie Ammoniak zu fließen. (2) Um die automatische Temperaturregelung des Wiedererhitzungsofens auf 150 ° C einzustellen und den Ofen zu heizen (beachten Sie die Ofentemperatur höher als 150 ℃) (3) Die Lufttemperatur unter 10% oder die Abgabe von Gas, das mehr als 90% NH3 enthält, steigt die Ofentemperatur wieder auf Nitriertemperaturen an.

 

Die Zersetzungsrate von Ammoniak

Das Nitrieren wird in Kontakt mit anderen Legierungselementen und primärem Stickstoff durchgeführt, dh der Stahl selbst wird zu einem Katalysator, wenn das Ammoniakgas mit dem Heizstahl in Kontakt steht, und fördert die Zersetzung von Ammoniak. Obwohl bei unterschiedlicher Zersetzungsrate Ammoniak nitriert werden kann, werden im Allgemeinen 15 - 30% der Zersetzungsrate verwendet und entsprechend der erforderlichen Nitrierdicke, um mindestens 4 - 10 Stunden aufrechtzuerhalten, wird die Behandlungstemperatur bei etwa 520 ° C gehalten.

 

Kühlung 

Die meisten industriellen Nitrieröfen werden mit einem Wärmetauscher kombiniert, um den Ofen und die zu behandelnden Teile nach Abschluss des Nitrierens zu kühlen. Das heißt, nachdem das Nitrieren abgeschlossen ist, schalten Sie die Heizstromversorgung aus, um die Ofentemperatur um etwa 50 ° C zu senken, und verdoppeln Sie dann den Ammoniakfluss, um den Wärmeschalter zu starten. Zu diesem Zeitpunkt muss beobachtet werden, ob in der mit dem Auspuffrohr verbundenen Glasflasche ein Blasenüberlauf vorliegt, um den Überdruck im Ofen zu bestätigen. Nachdem sich das Ammoniak im Ofen stabilisiert hat, reduzieren Sie sofort den Ammoniakfluss, um den Überdruck aufrechtzuerhalten. Wenn die Ofentemperatur unter 150 ° C fällt, verwenden Sie die Methode zum Ablassen des Gases in den Ofen und öffnen Sie die Ofenabdeckung, nachdem Sie Luft oder Stickstoff eingeleitet haben.