Le processus de nitruration de l'acier

La nitruration est un processus de traitement thermique chimique dans lequel des atomes d'azote pénètrent dans la surface de la pièce à une certaine température et dans un certain milieu. Les méthodes courantes sont la nitruration liquide, la nitruration gazeuse, la nitruration ionique, les deux derniers types étant les plus couramment utilisés. La nitruration gazeuse traditionnelle consiste à mettre la pièce dans un récipient scellé rempli de gaz ammoniac qui coule, après chauffage et conservation de la chaleur pendant une longue période, l'ammoniac se décompose en atomes d'azote actifs adsorbés à la surface de la pièce et diffusés dedans, changeant le composition chimique et organisation de la surface pour obtenir d'excellentes performances de surface.

L'azote qui s'infiltre dans l'acier forme du nitrure de fer avec une teneur en azote différente sur la surface et le noyau du métal et forme divers nitrures d'alliage avec des éléments d'alliage dans l'acier, en particulier le nitrure d'aluminium et le nitrure de chrome. Ces composés de nitrure ont une dureté élevée, une stabilité thermique et une dispersion élevée, ce qui peut permettre à l'acier de nitruration d'obtenir une dureté de surface élevée, une résistance à l'usure, une résistance à la fatigue, une capacité de corrosion à la vapeur anti-morsure, anti-atmosphérique et surchauffée, une capacité de ramollissement anti-revenu, et réduire la sensibilité à l'encoche.

Si du carbone est infiltré dans le processus de nitruration pour favoriser la diffusion de l'azote, on parle de nitrocarburation. Par rapport au processus de cémentation, la température de nitruration est relativement faible, une petite distorsion, mais en raison de la faible dureté du cœur, la couche de perméabilité est peu profonde, ne peut généralement répondre aux exigences de résistance à l'usure de charge légère et moyenne, de résistance à la fatigue, ou certaines résistances à la chaleur, les exigences de résistance à la corrosion des pièces de machines, ainsi qu'une variété d'outils de coupe, de travail à froid et de travail à chaud.

Nitruration de gaz

Le but principal de la nitruration gazeuse est d'améliorer la résistance à l'usure et la dureté de surface élevée du métal, adapté à l'acier de nitruration 41CrAlMo74. Après nitruration, la dureté de surface de la pièce à usiner peut atteindre HV850 ~ 1200. La température de nitruration est basse, une petite distorsion peut être utilisée pour des exigences de haute précision et des exigences de résistance à l'usure des pièces, telles que la tige et la broche d'alésage de l'aléseuse, la broche de la rectifieuse, le manchon de cylindre, etc. pièces résistantes sous forte charge grâce à la fine couche de nitruration.

La nitruration gazeuse peut être une méthode de nitruration générale (nitruration isotherme) ou une méthode de nitruration en plusieurs étapes (deux, trois). Le premier est la température de nitruration et le taux de décomposition de l'ammoniac reste inchangé dans tout le processus de nitruration, généralement entre 480 ~ 520 ℃, taux de décomposition de l'ammoniac de 15 ~ 30%, temps de maintien de près de 80 heures. Ce processus convient aux pièces avec une couche d'infiltration peu profonde, une distorsion stricte et une dureté élevée, mais le temps de traitement est trop long.

La nitruration en plusieurs étapes consiste à effectuer la nitruration et la diffusion à différentes températures, à différentes vitesses de décomposition de l'ammoniac et à différents moments dans l'ensemble du processus de nitruration. La durée totale de nitruration peut être raccourcie à près de 50 heures, et une couche d'infiltration plus profonde peut être obtenue, mais la température de nitruration est plus élevée et la distorsion est plus grande.

Il y a nitruration de gaz anti-corrosion, température de nitruration entre 550 ~ 700 ℃, isolation 0.5 ~ 3 heures, taux de décomposition de l'ammoniac de 35 ~ 70%, la surface de la pièce peut obtenir la stabilité chimique de la couche de composé élevé, empêcher la pièce par voie humide air, vapeur surchauffée, produits de combustion de gaz, etc., corrosion.

Pour une pièce de nitruration au gaz normale, la surface est gris argenté. Parfois, il peut également être bleu ou jaune en raison de l'oxydation, mais n'affecte généralement pas l'utilisation.

Nitruration ionique

Aussi connu sous le nom de nitruration luminescente en raison du principe de décharge luminescente. La pièce métallique est placée dans le récipient à pression négative du milieu azoté comme cathode, et les atomes d'azote et d'hydrogène dans le milieu sont ionisés après l'électrification, et le fort champ électrique dans la région du plasma se forme entre l'anode et la cathode, et les ions positifs d'azote et d'hydrogène «frappent» la surface de la pièce à grande vitesse.

L'énergie cinétique élevée des ions est convertie en énergie thermique, chauffant la surface métallique à la température souhaitée. La bombarde ionique produit une pulvérisation atomique sur la surface de la pièce, ce qui est similaire à l'effet de purification. En même temps, l'effet d'adsorption et de diffusion fait pénétrer l'azote dans la surface de la pièce, qui est utilisée pour les pièces telles que la vis, l'engrenage et le moule de la machine-outil.

Par rapport à la nitruration gazeuse générale, les avantages de la nitruration ionique sont: raccourcir le cycle de nitruration; Température de nitrure en 520-540, la déformation de la pièce est petite, la fragilité de la couche de nitrure est faible; Une nitruration locale peut être réalisée et l'épaisseur et la structure de la couche d'infiltration peuvent être contrôlées. Le bombardement ionique peut purifier la surface et éliminer le film de passivation à la surface des pièces métalliques. L'acier inoxydable et l'acier résistant à la chaleur peuvent être directement nitrurés.

Nitrocarburation

Nitruration à basse température, également connue sous le nom de nitruration douce, c'est-à-dire que la surface métallique est imprégnée d'azote et de carbone en dessous de la température de transition eutectoïde fer-azote. Les micro carbures formés après l'infiltration d'une petite quantité de carbone peuvent favoriser la diffusion de l'azote et accélérer la formation de composés à haute teneur en azote, qui augmentent à leur tour la solubilité du carbone. De plus, le carbone contenu dans les nitrures peut réduire la fragilité. La nitrocarburation peut non seulement améliorer la résistance à la fatigue de la pièce, ainsi que la résistance à l'usure, la résistance à la corrosion et la capacité anti-morsure, mais présente également les avantages d'un faible coût, d'un fonctionnement simple, d'un temps plus court, d'une petite distorsion de la pièce et d'une bonne apparence. La couche de carbonitruration est peu profonde que la couche de carburation, elle est donc généralement utilisée pour supporter la charge légère et nécessite des pièces à haute résistance à l'usure.

Les méthodes de nitrocarburation courantes sont la méthode liquide et la méthode gazeuse. La température de traitement est de 530 ~ 570 ℃ et le temps de conservation est de 1 ~ 3 heures. La méthode liquide est un sel de cyanure ou une variété de formulations de bain de sel, couramment utilisées sont sel neutre + ammoniaque et urée + carbonate, mais ces produits de réaction sont toxiques. Le milieu gazeux est principalement un gaz endothermique ou exothermique (atmosphère contrôlée) + ammoniaque, un gaz de décomposition thermique à l'urée, des solvants organiques dégoulinants contenant du carbone et de l'azote, tels que le formamide, la triéthanolamine, etc.

Le cyanuration par cyanure fait référence à la carbonitruration à haute température, qui utilise principalement la carburation pour former de l'austénite à haute teneur en carbone contenant de l'azote et de la martensite à haute teneur en carbone contenant de l'azote après la trempe en raison de sa température relativement élevée et de sa forte capacité de diffusion des atomes de carbone. L'infiltration d'azote favorise l'infiltration de carbone de sorte que la vitesse de co-infiltration est plus rapide. La couche d'infiltration de 0.5 ~ 0.8 mm peut être obtenue en la maintenant pendant 4 ~ 6h, ce qui améliore la stabilité de l'austénite surfondue.