Il processo di nitrurazione dell'acciaio

La nitrurazione è un processo di trattamento termico chimico in cui gli atomi di azoto penetrano nella superficie del pezzo in lavorazione a una certa temperatura e mezzo. I metodi comuni sono la nitrurazione liquida, la nitrurazione gassosa, la nitrurazione ionica, gli ultimi due tipi sono i più comunemente usati. La tradizionale nitrurazione gassosa consiste nel mettere il pezzo in un contenitore sigillato pieno di gas ammoniacale che scorre, dopo il riscaldamento e la conservazione del calore per lungo tempo, l'ammoniaca si decompone in atomi di azoto attivi adsorbiti sulla superficie del pezzo e si diffonde in esso, cambiando il composizione chimica e organizzazione della superficie per ottenere ottime prestazioni superficiali.

L'azoto che si infiltra nell'acciaio forma nitruro di ferro con diverso contenuto di azoto sulla superficie e sul nucleo del metallo e forma vari nitruri di lega con elementi di lega nell'acciaio, in particolare nitruro di alluminio e nitruro di cromo. Questi composti di nitruro hanno elevata durezza, stabilità termica e alta dispersione, che possono far sì che l'acciaio da nitrurazione ottenga un'elevata durezza superficiale, resistenza all'usura, resistenza alla fatica, capacità di corrosione da vapore anti-morso, anti-atmosferico e surriscaldato, capacità di ammorbidimento anti-tempra e ridurre la sensibilità all'intaglio.

Se il carbonio viene infiltrato nel processo di nitrurazione per favorire la diffusione dell'azoto, si parla di nitrocarburazione. Rispetto al processo di cementazione, la temperatura di nitrurazione è relativamente bassa, piccola distorsione, ma a causa della bassa durezza del cuore, lo strato di permeabilità è poco profondo, generalmente può soddisfare solo i requisiti di resistenza all'usura, resistenza alla fatica o certa resistenza al calore, requisiti di resistenza alla corrosione delle parti della macchina, nonché una varietà di utensili da taglio, lavorazione a freddo e stampo a caldo.

 

Nitrurazione di gas

Lo scopo principale della nitrurazione gassosa è migliorare la resistenza all'usura e l'elevata durezza superficiale del metallo, adatto per l'acciaio da nitrurazione 41CrAlMo74. Dopo la nitrurazione, la durezza superficiale del pezzo può raggiungere HV850 ~ 1200. La temperatura di nitrurazione è bassa, è possibile utilizzare una piccola distorsione per requisiti di alta precisione e requisiti di resistenza all'usura delle parti, come asta e mandrino di alesatura per alesatrice, mandrino della rettificatrice, manicotto del cilindro, ecc. resistere a parti sotto carico pesante grazie al sottile strato di nitrurazione.

La nitrurazione gassosa può essere un metodo di nitrurazione generale (nitrurazione isotermica) o un metodo di nitrurazione in più fasi (due, tre). Il primo è la temperatura di nitrurazione e il tasso di decomposizione dell'ammoniaca rimangono invariati durante l'intero processo di nitrurazione, generalmente tra 480 ~ 520 ℃, tasso di decomposizione dell'ammoniaca del 15 ~ 30%, tempo di permanenza di quasi 80 ore. Questo processo è adatto per le parti con uno strato di infiltrazione superficiale, una distorsione rigorosa e un'elevata durezza, ma il tempo di elaborazione è troppo lungo.

La nitrurazione multistadio consiste nell'effettuare nitrurazione e diffusione a diverse temperature, differenti velocità di decomposizione dell'ammoniaca e differenti tempi durante l'intero processo di nitrurazione. L'intero tempo di nitrurazione può essere ridotto a quasi 50 ore e si può ottenere uno strato di infiltrazione più profondo, ma la temperatura di nitrurazione è più alta e la distorsione è maggiore.

Ci sono nitrurazione di gas anticorrosione, temperatura di nitrurazione tra 550 ~ 700 ℃, isolamento 0.5 ~ 3 ore, tasso di decomposizione dell'ammoniaca del 35 ~ 70%, la superficie del pezzo può ottenere stabilità chimica di uno strato di composto elevato, prevenire il pezzo da lavorare bagnato aria, vapore surriscaldato, prodotti della combustione di gas, ecc., corrosione.

Per un normale pezzo di nitrurazione a gas, la superficie è grigio argento. A volte può anche essere blu o giallo a causa dell'ossidazione, ma generalmente non influisce sull'utilizzo.

 

Nitrurazione ionica

Conosciuto anche come nitrurazione a bagliore a causa del principio di scarica a bagliore. Il pezzo in metallo viene posto nel contenitore a pressione negativa del mezzo azotato come catodo e gli atomi di azoto e idrogeno nel mezzo vengono ionizzati dopo l'elettrificazione e il forte campo elettrico nella regione del plasma si forma tra l'anodo e il catodo, e gli ioni positivi di azoto e idrogeno “colpiscono” la superficie del pezzo ad alta velocità.

L'elevata energia cinetica degli ioni viene convertita in energia termica, riscaldando la superficie metallica alla temperatura desiderata. La bombarda ionica produce uno sputtering atomico sulla superficie del pezzo, che è simile all'effetto di purificazione. Allo stesso tempo, l'effetto di adsorbimento e diffusione fa penetrare l'azoto nella superficie del pezzo, che viene utilizzato per le parti come la vite, l'ingranaggio e lo stampo della macchina utensile.

Rispetto alla generale nitrurazione gassosa, i vantaggi della nitrurazione ionica sono: abbreviare il ciclo di nitrurazione; Temperatura del nitruro in 520-540, la deformazione del pezzo è piccola, la fragilità dello strato di nitruro è piccola; È possibile realizzare la nitrurazione locale e controllare lo spessore e la struttura dello strato di infiltrazione. Il bombardamento ionico può purificare la superficie e rimuovere il film di passivazione sulla superficie delle parti metalliche. L'acciaio inossidabile e l'acciaio resistente al calore possono essere nitrurati direttamente.

 

Nitrocarburazione

Nitrurazione a bassa temperatura, nota anche come nitrurazione morbida, ovvero la superficie metallica è permeata di azoto e carbonio al di sotto della temperatura di transizione ferro-azoto eutettoide. I micro carburi formati dopo l'infiltrazione di una piccola quantità di carbonio possono favorire la diffusione dell'azoto e accelerare la formazione di composti ad alto contenuto di azoto, che a loro volta aumentano la solubilità del carbonio. Inoltre, il carbonio contenuto nei nitruri può ridurre la fragilità. La nitrocarburazione può non solo migliorare la vita a fatica del pezzo in lavorazione, nonché la resistenza all'usura, la resistenza alla corrosione e l'abilità anti-morso, ma presenta anche i vantaggi di un basso costo, un funzionamento semplice, tempi più brevi, una piccola distorsione del pezzo e un buon aspetto. lo strato di carbonitrurazione è poco profondo rispetto allo strato di cementazione, quindi è generalmente utilizzato per sopportare il carico leggero e richiede parti ad alta resistenza all'usura.

I metodi di nitrocarburazione comuni sono il metodo del liquido e il metodo del gas. La temperatura di trattamento è 530 ~ 570 ℃ e il tempo di conservazione g è di 1 ~ 3 ore. Il metodo liquido è un sale di cianuro o una varietà di formulazioni di bagni di sale, comunemente usate sono sale neutro + ammoniaca e urea + carbonato, ma questi prodotti di reazione sono tossici. Il mezzo gassoso è principalmente gas endotermico o esotermico (atmosfera controllata) + ammoniaca, gas di decomposizione termica dell'urea, solventi organici gocciolanti contenenti carbonio e azoto, come formammide, trietanolammina e così via.

Il cianuro di cianuro si riferisce alla carbonitrurazione ad alta temperatura, che utilizza principalmente la cementazione per formare Austenite ad alto tenore di carbonio contenente azoto e martensite ad alto tenore di carbonio contenente azoto dopo la tempra a causa della sua temperatura relativamente elevata e della forte capacità di diffusione degli atomi di carbonio. L'infiltrazione di azoto favorisce l'infiltrazione di carbonio in modo che la velocità di co-infiltrazione sia più rapida. Lo strato di infiltrazione di 0.5 ~ 0.8 mm può essere ottenuto tenendo premuto per 4 ~ 6 ore, il che migliora la stabilità dell'austenite super raffreddata.