前回の記事で鋼を窒化する方法を紹介しました。 ご存知のように、窒化処理とは、特定の温度および媒体下で窒素原子がワークピースの表面に浸透し、鋼部品の耐摩耗性、表面硬度、疲労限度、および耐食性を高める化学熱処理プロセスを指します。 窒化金属製品は、耐摩耗性、耐疲労性、耐食性、耐熱性に優れています。 鋼中のアルミニウム、クロム、バナジウム、およびモリブデンの元素は窒化に寄与し、窒化温度で原始窒素原子と接触すると安定した窒化物化合物を形成します。
特にモリブデンは、窒化物形成元素として作用するだけでなく、窒化温度での脆性を低減します。 一般的に、鋼に0.85つ以上の窒化物形成元素が含まれている場合、窒化効果が高くなります。1.5〜XNUMX%のアルミニウムが最良の窒化結果であり、一定量のクロム含有量でも良好な効果が得られます。 普通炭素鋼は、窒化層がもろくて剥がれやすいため、窒化鋼には適していません。
以下を含む一般的に使用される窒化鋼:
(1)アルミニウムを含む低合金鋼(標準窒化鋼)
(2)Cr含有中炭素低合金鋼 SAE41XX シリーズ、4300、5100、6100、8600、8700、9800シリーズ。
(3)熱間ダイス鋼(約5%のクロムを含む)、 SAE H11 (SKD — 61)H12、H13
(4)フェライトおよびマルテンサイト系ステンレス鋼SAE400システム
(5)オーステナイト系ステンレス鋼SAE300シリーズ
(6)析出硬化ステンレス鋼17-4PH、17-7PH、A-286等
アルミニウムを含む標準的な窒化鋼は、窒化後の硬度と耐摩耗性の高い表面層を備えていますが、硬化層も脆いです。 逆に、クロムを含む低合金鋼は硬度が低くなりますが、硬化層は延性が高く、表面にもかなりの耐摩耗性と耐ビーム性があります。 したがって、材料を選択する際には、材料と部品の特性を組み合わせる必要があります。 H11(SKD61)、D2(SKD — 11)などの工具鋼は、高い表面硬度と高いコア強度を備えています。
アルミニウムを含む低合金鋼の窒化プロセス
窒化前の部品の表面洗浄
ほとんどの部品は軽油の直後に窒化できますが、一部の部品はガソリンで洗浄することもできますが、研磨、研削、研磨などの処理方法により、窒化表面層が妨げられ、窒化層の不均一や曲げなどの欠陥が生じる可能性があります。 このとき、以下の方法で表層を除去してください。 まず、窒化前にガスを使用して油を除去し、次に酸化アルミニウム粉末を使用して表面のサンドブラスト処理を行い、次に表面のリン酸塩皮膜を処理しました。
窒化炉に空気を排出する
処理された部品は窒化炉で密閉した後加熱できますが、150℃に加熱する前に炉から空気を除去する必要があります。 炉内のガスを排除することは、主にアンモニアの分解と空気接触および爆発性ガスを防止し、処理された材料と支持体の表面酸化を防止することです。 使用されるガスはアンモニアと窒素です。 プロセスは次のとおりです。(1)処理部品の炉カバーを密閉した後、無水アンモニアに流入し始めました。(2)再加熱炉の自動温度制御を150℃に設定し、加熱炉を開始します(炉の温度がより高いことに注意してください)。 150℃)(3)10%未満の空気、または90%を超えるNH3を含むガスの排出により、炉の温度は再び窒化温度に上昇します。
アンモニアの分解速度
窒化は他の合金元素や一次窒素と接触して行われる。つまり、アンモニアガスが加熱鋼と接触すると鋼自体が触媒となり、アンモニアの分解を促進する。 アンモニアの分解速度は異なりますが、一般的には分解速度の15〜30%を使用し、必要な窒化の厚さに応じて4〜10時間以上維持するため、処理温度は約520℃に維持されます。
冷却
ほとんどの工業用窒化炉は、熱交換器と組み合わせて、窒化が完了した後に炉と処理される部品を冷却します。 つまり、窒化が完了したら、加熱電源を切って炉内温度を約50℃下げ、アンモニアの流れを150倍にしてヒートスイッチを開始します。 このとき、排気管に接続されたガラス瓶に気泡があふれていないかを観察し、炉内の陽圧を確認する必要があります。 炉内のアンモニアが安定したら、すぐにアンモニアの流れを減らして陽圧を維持します。 炉内温度がXNUMX℃を下回った場合は、炉内にガスを排出する方法を使用し、空気または窒素を導入して炉蓋を開けてください。