Mitä teräsmateriaaleja voidaan typpittää?

Esittelimme teräksen nitrausmenetelmän viimeisessä artikkelissa. Kuten tiedämme, nitrauskäsittelyllä tarkoitetaan kemiallista lämpökäsittelyprosessia, jossa typpiatomit tunkeutuvat työkappaleen pintaan tietyssä lämpötilassa ja väliaineessa lisäämään teräsosien kulutuskestävyyttä, pinnan kovuutta, väsymisrajaa ja korroosionkestävyyttä. Nitrausmetallituotteilla on erinomainen kulutuskestävyys, väsymiskestävyys, korroosionkestävyys ja korkeiden lämpötilojen kestävyys. Teräksessä olevat alumiini-, kromi-, vanadiini- ja molybdeenialkuaineet edistävät nitridoitumista, mikä muodostaa stabiileja nitridiyhdisteitä, kun ne joutuvat kosketuksiin primitiivisten typpiatomien kanssa nitridointilämpötilassa.

Erityisesti molybdeeni ei toimi vain nitridin muodostavana alkuaineena, vaan myös vähentää haurautta nitridointilämpötilassa. Yleisesti ottaen, jos teräs sisältää yhden tai useamman nitridiä muodostavan alkuaineen, nitridointivaikutus on parempi, jolloin 0.85 - 1.5 % alumiini on paras nitraustulos, myös tietty määrä kromipitoisuutta voi saada hyvän vaikutuksen. Tavallinen hiiliteräs ei sovellu teräksen nitraamiseen, koska typpikerros on hauras ja helppo irrottaa.

 

Yleisesti käytetyt nitrausteräkset mukaan lukien:

(1) Vähäseosteiset teräkset, jotka sisältävät alumiinia (vakionitrausteräkset)

(2) Cr-pitoinen keskihiilinen niukkaseosteinen teräs SAE 41XX sarjat, 4300, 5100, 6100, 8600, 8700, 9800 sarjat.

(3) Kuumatyöstöteräs (sisältää noin 5 % kromia), SAE H11 (SKD - 61) H12, H13

(4) Ferriitti- ja martensiittinen ruostumattomasta teräksestä valmistettu SAE 400 -järjestelmä

(5) Austeniittista ruostumatonta terästä SAE 300 -sarja

(6) Saosta karkaistu ruostumaton teräs 17-4PH, 17-7PH, A-286 jne.

 

Tavallisilla alumiinia sisältävillä nitrausteräksillä on korkea kovuus ja kulutusta kestävä pintakerros nitrauksen jälkeen, mutta myös karkaistu kerros on hauras. Päinvastoin kromipitoisilla niukkaseosteisilla teräksillä on pienempi kovuus, mutta karkaistu kerros on sitkeämpi ja pinnalla on myös huomattava kulutuskestävyys ja palkinkestävyys. Siksi materiaalien ja osien ominaisuudet tulee yhdistää materiaaleja valittaessa. Työkaluteräksillä, kuten H11 (SKD61), D2 (SKD — 11), on korkea pintakovuus ja korkea ydinlujuus.

 

Alumiinia sisältävien vähäseosteisten terästen nitrausprosessi

Osien pintapuhdistus ennen nitrausta

Suurin osa osista voidaan nitrata välittömästi kaasuöljyn jälkeen, jotkin osat voidaan puhdistaa myös bensiinillä, mutta kiillotus, hionta, kiillotus ja muut käsittelymenetelmät voivat haitata typpipintakerrosta, mikä johtaa epätasaiseen nitrauskerrokseen tai taipumiseen ja muihin virheisiin. Tällä hetkellä pintakerroksen poistamiseen tulee käyttää seuraavia menetelmiä. Ensin ennen nitrausta käytettiin kaasua öljynpoistoon, sitten alumiinioksidijauhetta pinnan hiekkapuhalluskäsittelyyn ja sitten pinnan fosfaattipinnoite.

 

Poistoilma nitrausuunissa

Käsitellyt osat voidaan lämmittää tiivistyksen jälkeen typpiuunissa, mutta ilma on poistettava uunista ennen kuumennusta 150 ℃. Kaasun poissulkeminen uunissa on pääasiassa ammoniakin hajoamisen ja ilmakosketuksen ja räjähdysherkän kaasun estämiseksi sekä käsitellyn materiaalin ja kantajan pinnan hapettumisen estämiseksi. Kaasuina käytetään ammoniakkia ja typpeä. Prosessi on seuraava: (1) Kun käsitellyt osat uunin kansi oli tiivistetty, alkoi virrata vedettömään ammoniakkiin (2) Aseta uudelleenlämmitysuunin automaattinen lämpötilansäätö 150 ℃:seen ja käynnistä uunin lämmitys (huomaa, että uunin lämpötila on korkeampi kuin 150 ℃) (3) Ilman poistuminen alle 10 % tai kaasun poisto, joka sisältää yli 90 % NH3:a, uunin lämpötila nousee jälleen nitrauslämpötiloihin.

 

Ammoniakin hajoamisnopeus

Nitraus tapahtuu kosketuksessa muiden seosaineiden ja primääritypen kanssa, eli teräksestä itsestään tulee katalysaattori, kun ammoniakkikaasu on kosketuksissa kuumennusteräksen kanssa ja edistää ammoniakin hajoamista. Vaikka ammoniakkia voidaan nitrata eri hajoamisnopeuksilla, käytetään yleensä 15-30% hajoamisnopeudesta, ja vaaditun nitrauspaksuuden mukaan vähintään 4-10 tunnin ylläpitämiseksi, käsittelylämpötila pidetään noin 520 ℃.

 

Jäähdytys 

Suurin osa teollisista nitrausuuneista yhdistetään lämmönvaihtimeen uunin ja käsiteltävien osien jäähdyttämiseksi nitrauksen päätyttyä. Eli kun nitraus on valmis, sammuta lämmityksen virransyöttö uunin lämpötilan alentamiseksi noin 50 ℃ ja kaksinkertaista ammoniakin virtaus käynnistääksesi lämpökytkimen. Tässä vaiheessa on tarpeen tarkkailla, onko pakoputkeen liitetyssä lasipullossa kuplia ylivuotoa uunin ylipaineen vahvistamiseksi. Kun ammoniakki uunissa on stabiloitunut, vähennä välittömästi ammoniakin virtausta positiivisen paineen ylläpitämiseksi. Kun uunin lämpötila laskee alle 150 ℃, käytä menetelmää kaasun purkamiseksi uunissa ja avaa uunin kansi ilman tai typen syöttämisen jälkeen.