¿Qué materiales de acero pueden nitrurarse?

Introdujimos el método de nitruración del acero en el último artículo. Como sabemos, el tratamiento de nitruración se refiere al proceso de tratamiento térmico químico en el que los átomos de nitrógeno penetran en la superficie de la pieza de trabajo bajo una cierta temperatura y medio para aumentar la resistencia al desgaste, dureza de la superficie, límite de fatiga y resistencia a la corrosión de las piezas de acero. Los productos metálicos de nitruración tienen una excelente resistencia al desgaste, resistencia a la fatiga, resistencia a la corrosión y resistencia a altas temperaturas. Los elementos de aluminio, cromo, vanadio y molibdeno en el acero contribuyen a la nitruración, que forma compuestos de nitruro estables cuando entran en contacto con átomos de nitrógeno primitivos a la temperatura de nitruración.

El molibdeno, en particular, no solo actúa como un elemento formador de nitruros, sino que también reduce la fragilidad a la temperatura de nitruración. En términos generales, si el acero contiene uno o más elementos formadores de nitruros, el efecto de nitruración es mejor, en el que 0.85 - 1.5% de aluminio es el mejor resultado de nitruración, una cierta cantidad de contenido de cromo también puede obtener un buen efecto. El acero al carbono simple no es adecuado para nitrurar acero porque la capa de nitruración es frágil y fácil de despegar.

 

Aceros de nitruración de uso común que incluyen:

(1) Aceros de baja aleación que contienen aluminio (aceros de nitruración estándar)

(2) Acero de baja aleación de carbono medio que contiene Cr SAE 41XX series, 4300, 5100, 6100, 8600, 8700, 9800 series.

(3) Acero para trabajo en caliente (que contiene aproximadamente un 5% de cromo), SAE H11 (SKD - 61) H12, H13

(4) Sistema SAE 400 de ferrita y acero inoxidable martensítico

(5) Serie SAE 300 de acero inoxidable austenítico

(6) Precipitar acero inoxidable endurecido 17-4PH, 17-7PH, A-286, etc.

 

Los aceros de nitruración estándar que contienen aluminio tienen una alta dureza y una capa superficial resistente al desgaste después de la nitruración, pero la capa endurecida también es quebradiza. Por el contrario, los aceros de baja aleación que contienen cromo tienen menor dureza, pero la capa endurecida es más dúctil y la superficie también tiene una considerable resistencia al desgaste y al haz. Por lo tanto, las características de los materiales y las piezas deben combinarse al elegir materiales. Los aceros para herramientas como H11 (SKD61), D2 (SKD - 11) tienen una alta dureza superficial y una alta resistencia del núcleo.

 

Proceso de nitruración de aceros de baja aleación que contienen aluminio

Limpieza de superficies de piezas antes de la nitruración.

La mayoría de las piezas se pueden nitrurar inmediatamente después del gasóleo, algunas piezas también se pueden limpiar con gasolina, pero el pulido, esmerilado, pulido y otros métodos de procesamiento pueden obstaculizar la capa superficial de nitruración, lo que da como resultado una capa de nitruración desigual o dobladuras y otros defectos. En este momento, se deben utilizar los siguientes métodos para eliminar la capa superficial. En primer lugar, antes de la nitruración, se utilizó gas para la eliminación del aceite, luego se utilizó polvo de óxido de aluminio para el tratamiento con chorro de arena en la superficie y luego se procesó el revestimiento de fosfato en la superficie.

 

Descarga de aire en horno de nitruración.

Las partes tratadas se pueden calentar después de sellar en el horno de nitruración, pero el aire debe eliminarse del horno antes de calentar a 150 ℃. La exclusión del gas en el horno es principalmente para evitar la descomposición del amoníaco y el contacto con el aire y el gas explosivo, y para evitar la oxidación de la superficie del material tratado y el soporte. Los gases utilizados son amoniaco y nitrógeno. El proceso es el siguiente: (1) Después de sellar la tapa del horno de piezas procesadas, comenzó a fluir hacia el amoníaco anhidro (2) Para configurar el control automático de temperatura del horno de recalentamiento a 150 ℃ y comenzar a calentar el horno (tenga en cuenta que la temperatura del horno es superior a 150 ℃) (3) El aire por debajo del 10%, o la descarga de gas que contiene más del 90% de NH3, la temperatura del horno vuelve a subir a temperaturas de nitruración.

 

La tasa de descomposición del amoníaco.

La nitruración se realiza en contacto con otros elementos de aleación y nitrógeno primario, es decir, el propio acero se convierte en catalizador cuando el gas amoniaco entra en contacto con el acero calefactor y favorece la descomposición del amoniaco. Aunque en diferentes velocidades de descomposición, el amoníaco se puede nitrurar, pero generalmente se usa entre el 15 y el 30% de la velocidad de descomposición, y de acuerdo con el espesor requerido de nitruración para mantener al menos 4 a 10 horas, la temperatura de tratamiento se mantiene en aproximadamente 520.

 

Enfriamiento 

La mayoría de los hornos de nitruración industriales se combinan con un intercambiador de calor para enfriar el horno y las piezas que se van a tratar una vez finalizada la nitruración. Es decir, una vez completada la nitruración, apague la fuente de alimentación de calefacción para reducir la temperatura del horno en aproximadamente 50 ℃, y luego duplique el flujo de amoníaco para iniciar el interruptor de calor. En este momento, es necesario observar si hay desbordamiento de burbujas en la botella de vidrio conectada al tubo de escape para confirmar la presión positiva en el horno. Una vez estabilizado el amoníaco en el horno, reduzca inmediatamente el flujo de amoníaco para mantener la presión positiva. Cuando la temperatura del horno desciende por debajo de 150 ℃, use el método de descargar el gas en el horno y abra la tapa del horno después de introducir aire o nitrógeno.