Het nitreerproces van staal

Nitreren is een chemisch warmtebehandelingsproces waarbij stikstofatomen bij een bepaalde temperatuur en medium het oppervlak van het werkstuk binnendringen. Gebruikelijke methoden zijn vloeistofnitreren, gasnitreren, ionennitreren, de laatste twee soorten worden het meest gebruikt. Het traditionele gasnitreren is om het werkstuk in een afgesloten container vol stromend ammoniakgas te plaatsen, na verhitting en hittebehoud gedurende een lange tijd, de ammoniak afgebroken tot actieve stikstofatomen geadsorbeerd aan het oppervlak van het werkstuk en erin gediffundeerd, waardoor de chemische samenstelling en organisatie van het oppervlak om uitstekende oppervlakteprestaties te verkrijgen.

De stikstof die in het staal infiltreert, vormt ijzernitride met een verschillend stikstofgehalte op het metaaloppervlak en de kern en vormt verschillende legeringsnitriden met legeringselementen in het staal, vooral aluminiumnitride en chroomnitride. Deze nitrideverbindingen hebben een hoge hardheid, thermische stabiliteit en hoge dispersie, waardoor het nitridestaal een hoge oppervlaktehardheid, slijtvastheid, vermoeidheidssterkte, anti-bijt, anti-atmosferisch en oververhit stoomcorrosievermogen, anti-tempering verzachtend vermogen kan krijgen, en de gevoeligheid van de kerf verminderen.

Als koolstof wordt geïnfiltreerd tijdens het nitreren om de diffusie van stikstof te bevorderen, wordt dit nitrocarboneren genoemd. In vergelijking met het carboniseringsproces is de nitreringstemperatuur relatief laag, kleine vervorming, maar vanwege de lage hardheid van het hart is de doorlaatbaarheidslaag ondiep en kan deze over het algemeen alleen voldoen aan de eisen van lichte en gemiddelde belasting, slijtvast, vermoeidheidsweerstand of bepaalde hittebestendigheid, corrosiebestendigheidseisen van machineonderdelen, evenals een verscheidenheid aan snijgereedschappen, koud werk en hete werkmatrijzen.

 

Gas nitreren

Het belangrijkste doel van gasnitreren is het verbeteren van de slijtvastheid en hoge oppervlaktehardheid van het metaal, geschikt voor 41CrAlMo74 nitridestaal. Na nitreren kan de oppervlaktehardheid van het werkstuk HV850 ~ 1200 bereiken. De nitreertemperatuur is laag, kleine vervorming kan worden gebruikt voor hoge precisie-eisen en slijtvaste eisen van de onderdelen, zoals de boorstang en -spil van de boormachine, de as van de slijpmachine, de cilinderbus, enz. Maar het is niet geschikt voor slijtage. bestand tegen onderdelen onder zware belasting door de dunne nitridelaag.

Gasnitreren kan een algemene nitreermethode (isothermisch nitreren) of meertraps (twee, drie) nitridemethode zijn. De eerste is de nitreertemperatuur en de ontledingssnelheid van ammoniak blijft onveranderd in het hele nitreerproces, over het algemeen tussen 480 ~ 520 ℃, ammoniakafbraaksnelheid van 15 ~ 30%, houdtijd van bijna 80 uur. Dit proces is geschikt voor de onderdelen met ondiepe kwellaag, strikte vervorming en hoge hardheid, maar de verwerkingstijd is te lang.

Meertraps nitreren is het uitvoeren van nitreren en diffusie bij verschillende temperaturen, verschillende ontledingssnelheden van ammoniak en verschillende tijden in het hele nitreerproces. De gehele nitridetijd kan worden verkort tot bijna 50 uur, en een diepere infiltratielaag kan worden verkregen, maar de nitreertemperatuur is hoger en de vervorming is groter.

Er is anticorrosief gasnitreren, nitridetemperatuur tussen 550 ~ 700 ℃, isolatie 0.5 ~ 3 uur, ammoniakafbraaksnelheid van 35 ~ 70%, het oppervlak van het werkstuk kan chemische stabiliteit van een hoge samengestelde laag verkrijgen, voorkomen dat het werkstuk nat wordt lucht, oververhitte stoom, gasverbrandingsproducten, enz., corrosie.

Voor een normaal gasnitreerwerkstuk is het oppervlak zilvergrijs. Soms kan het ook blauw of geel zijn door oxidatie, maar heeft dit over het algemeen geen invloed op het gebruik.

 

Ion-nitreren

Ook bekend als glimitreren vanwege het glimontladingsprincipe. Het metalen werkstuk wordt in de negatieve drukhouder van het stikstofmedium als kathode geplaatst en de stikstof- en waterstofatomen in het medium worden geïoniseerd na elektrificatie, en het sterke elektrische veld in het plasmagebied wordt gevormd tussen de anode en de kathode, en de positieve ionen van stikstof en waterstof "raken" het oppervlak van het werkstuk met hoge snelheid.

De hoge kinetische energie van de ionen wordt omgezet in warmte-energie, waardoor het metalen oppervlak wordt verwarmd tot de gewenste temperatuur. Het ionenbombardement veroorzaakt atomair sputteren op het oppervlak van het werkstuk, wat vergelijkbaar is met het zuiveringseffect. Tegelijkertijd zorgen het adsorptie- en diffusie-effect ervoor dat stikstof doordringt in het oppervlak van het werkstuk, dat wordt gebruikt voor de onderdelen zoals de schroef, het tandwiel en de mal van de werktuigmachine.

In vergelijking met het algemene gasnitreren, zijn de voordelen van ionennitreren: verkort de nitreercyclus; Nitridetemperatuur in 520-540, de vervorming van het werkstuk is klein, de broosheid van de nitridelaag is klein; Lokaal nitreren kan worden gerealiseerd, en de dikte en structuur van de infiltratielaag kunnen worden gecontroleerd. Ionenbombardement kan het oppervlak zuiveren en de passiveringsfilm op het oppervlak van metalen onderdelen verwijderen. Roestvrij staal en hittebestendig staal kunnen direct nitreren.

 

Nitrocarboneren

Lage temperatuur nitreren, ook bekend als zacht nitreren, dat wil zeggen, het metaaloppervlak is doordrongen van stikstof en koolstof onder de ijzer-stikstof eutectoïde overgangstemperatuur. De microcarbiden die worden gevormd na de infiltratie van een kleine hoeveelheid koolstof kunnen de diffusie van stikstof bevorderen en de vorming van stikstofrijke verbindingen versnellen, die op hun beurt de oplosbaarheid van koolstof verhogen. Bovendien kan koolstof in nitriden de broosheid verminderen. Nitrocarboneren kan niet alleen de levensduur van het werkstuk door vermoeidheid verbeteren, evenals de slijtvastheid, corrosiebestendigheid en anti-bijtvermogen, maar heeft ook de voordelen van lage kosten, eenvoudige bediening, kortere tijd, kleine vervorming van het werkstuk en een goed uiterlijk. de carbonitridelaag is ondiep dan de carboneringslaag, dus wordt deze over het algemeen gebruikt om de lichte belasting te dragen en zijn onderdelen met een hoge slijtvastheid vereist.

De gebruikelijke methoden voor nitrocarboneren zijn de vloeibare methode en de gasmethode. De behandelingstemperatuur is 530 ~ 570 ℃ en de bewaartijd is 1 ~ 3 uur. De vloeibare methode is een cyanidezout of een verscheidenheid aan zoutbadformuleringen, vaak gebruikt zijn neutraal zout + ammoniak en ureum + carbonaat, maar deze reactieproducten zijn giftig. Gasmedium is voornamelijk endotherm of exotherm gas (gecontroleerde atmosfeer) + ammoniak, ureum thermisch ontledingsgas, druipende organische oplosmiddelen die koolstof en stikstof bevatten, zoals formamide, triethanolamine enzovoort.

Cyanide-cyanering verwijst naar carbonitreren bij hoge temperatuur, waarbij voornamelijk wordt gebruikgemaakt van carbonering om stikstofbevattend austeniet met hoog koolstofgehalte en stikstofbevattend martensiet met hoog koolstofgehalte te vormen na afschrikken vanwege de relatief hoge temperatuur en het sterke diffusievermogen van koolstofatomen. De infiltratie van stikstof bevordert de infiltratie van koolstof waardoor de co-infiltratiesnelheid hoger is. De infiltratielaag van 0.5 ~ 0.8 mm kan worden verkregen door 4 ~ 6 uur vast te houden, wat de stabiliteit van onderkoeld austeniet verbetert.