A nitretação é um processo de tratamento térmico químico no qual átomos de nitrogênio penetram na superfície da peça em uma determinada temperatura e meio. Os métodos comuns são a nitretação líquida, a nitretação a gás e a nitretação iônica; os dois últimos tipos são os mais comumente usados. A nitretação de gás tradicional consiste em colocar a peça de trabalho em um recipiente selado cheio de fluxo de gás amônia, após o aquecimento e preservação do calor por um longo tempo, a amônia decomposta em átomos de nitrogênio ativos adsorvidos na superfície da peça e difundidos nela, alterando o composição química e organização da superfície para obter um excelente desempenho superficial.
O nitrogênio que se infiltra no aço forma nitreto de ferro com diferentes teores de nitrogênio na superfície do metal e no núcleo e forma vários nitretos de liga com elementos de liga no aço, especialmente nitreto de alumínio e nitreto de cromo. Esses compostos de nitreto têm alta dureza, estabilidade térmica e alta dispersão, o que pode fazer com que o aço de nitretação obtenha alta dureza de superfície, resistência ao desgaste, resistência à fadiga, capacidade anti-mordida, anti-atmosférica e de corrosão por vapor superaquecido, capacidade de amolecimento anti-revenido e reduza a sensibilidade do entalhe.
Se o carbono é infiltrado no processo de nitretação para promover a difusão do nitrogênio, isso é chamado de nitrocarbonetação. Em comparação com o processo de cementação, a temperatura de nitretação é relativamente baixa, pequena distorção, mas por causa da baixa dureza do coração, a camada de permeabilidade é rasa, geralmente só pode atender aos requisitos de resistência ao desgaste de carga leve e média, resistência à fadiga ou certos requisitos de resistência ao calor, resistência à corrosão de peças de máquinas, bem como uma variedade de ferramentas de corte, trabalho a frio e matriz de trabalho a quente.
Nitretação de gás
O objetivo principal da nitretação a gás é melhorar a resistência ao desgaste e a alta dureza superficial do metal, adequado para aço de nitretação 41CrAlMo74. Após a nitretação, a dureza da superfície da peça pode atingir HV850 ~ 1200. A temperatura de nitretação é baixa, pequena distorção pode ser usada para requisitos de alta precisão e requisitos de resistência ao desgaste das peças, como mandriladora e fuso, fuso da retificadora, luva do cilindro, etc. Mas não é adequado para desgaste. resistir a peças sob carga pesada devido à fina camada de nitretação.
A nitretação a gás pode ser um método geral de nitretação (nitretação isotérmica) ou um método de nitretação de múltiplos estágios (dois, três). O primeiro é a temperatura de nitretação e a taxa de decomposição de amônia permanecem inalteradas em todo o processo de nitretação, geralmente entre 480 ~ 520 ℃, taxa de decomposição de amônia de 15 ~ 30%, tempo de espera de quase 80 horas. Este processo é adequado para peças com camada de infiltração rasa, distorção estrita e alta dureza, mas o tempo de processamento é muito longo.
A nitretação em vários estágios consiste em realizar a nitretação e a difusão em diferentes temperaturas, diferentes taxas de decomposição da amônia e diferentes tempos em todo o processo de nitretação. Todo o tempo de nitretação pode ser reduzido para cerca de 50 horas, e uma camada de infiltração mais profunda pode ser obtida, mas a temperatura de nitretação é mais alta e a distorção é maior.
Há nitretação de gás anticorrosivo, temperatura de nitretação entre 550 ~ 700 ℃, isolamento 0.5 ~ 3 horas, taxa de decomposição de amônia de 35 ~ 70%, a superfície da peça pode obter estabilidade química da camada de composto alto, evita que a peça seja molhada ar, vapor superaquecido, produtos de combustão de gás, etc., corrosão.
Para uma peça normal de nitretação a gás, a superfície é cinza prateada. Às vezes, também pode ser azul ou amarelo devido à oxidação, mas geralmente não afeta o uso.
Nitretação de íons
Também conhecida como nitretação cintilante devido ao princípio de descarga cintilante. A peça de trabalho de metal é colocada no recipiente de pressão negativa do meio de nitrogênio como o cátodo, e os átomos de nitrogênio e hidrogênio no meio são ionizados após a eletrificação, e o forte campo elétrico na região do plasma é formado entre o ânodo e o cátodo, e os íons positivos de nitrogênio e hidrogênio “atingem” a superfície da peça em alta velocidade.
A alta energia cinética dos íons é convertida em energia térmica, aquecendo a superfície do metal até a temperatura desejada. O bombardeio de íons produz pulverização atômica na superfície da peça de trabalho, que é semelhante ao efeito de purificação. Ao mesmo tempo, o efeito de adsorção e difusão faz com que o nitrogênio penetre na superfície da peça de trabalho, que é usada para peças como parafuso, engrenagem e molde da máquina-ferramenta.
Em comparação com a nitretação a gás geral, as vantagens da nitretação iônica são: encurtar o ciclo de nitretação; Temperatura do nitreto em 520-540, a deformação da peça de trabalho é pequena, a fragilidade da camada de nitreto é pequena; A nitretação local pode ser realizada e a espessura e estrutura da camada de infiltração podem ser controladas. O bombardeio de íons pode purificar a superfície e remover o filme de passivação da superfície das peças de metal. O aço inoxidável e o aço resistente ao calor podem ser nitretados diretamente.
Nitrocarburização
Nitretação de baixa temperatura, também conhecida como nitretação suave, ou seja, a superfície do metal é permeada por nitrogênio e carbono abaixo da temperatura de transição eutetóide ferro - nitrogênio. Os microcarbonetos formados após a infiltração de uma pequena quantidade de carbono podem promover a difusão do nitrogênio e acelerar a formação de compostos com alto teor de nitrogênio, que por sua vez aumentam a solubilidade do carbono. Além disso, o carbono nos nitretos pode reduzir a fragilidade. A nitrocarbonetação pode não apenas melhorar a vida de fadiga da peça de trabalho, bem como a resistência ao desgaste, resistência à corrosão e capacidade anti-mordida, mas também tem as vantagens de baixo custo, operação simples, tempo mais curto, pequena distorção da peça de trabalho e boa aparência. A camada de carbonitretação é mais rasa do que a camada de cementação, por isso é geralmente usada para suportar cargas leves e requer peças de alta resistência ao desgaste.
Os métodos de nitrocarbonetação comuns são o método líquido e o método gasoso. A temperatura de tratamento é de 530 ~ 570 ℃ e o tempo de preservação é de 1 ~ 3 horas. O método líquido é um sal cianeto ou uma variedade de formulações de banho de sal, comumente usadas são sal neutro + amônia e ureia + carbonato, mas esses produtos de reação são tóxicos. O meio gasoso é principalmente gás endotérmico ou exotérmico (atmosfera controlada) + amônia, gás de decomposição térmica da ureia, gotejamento de solventes orgânicos contendo carbono e nitrogênio, como formamida, trietanolamina e assim por diante.
Cianeto de cianeto refere-se à carbonitretação de alta temperatura, que usa principalmente cementação para formar austenita de alto carbono contendo nitrogênio e martensita de alto carbono contendo nitrogênio após o resfriamento devido à sua temperatura relativamente alta e forte capacidade de difusão de átomos de carbono. A infiltração de nitrogênio promove a infiltração de carbono para que a velocidade de coinfiltração seja mais rápida. A camada de infiltração de 0.5 ~ 0.8 mm pode ser obtida segurando por 4 ~ 6h, o que melhora a estabilidade da austenita super-resfriada.