Какие стальные материалы можно азотировать?

В прошлой статье мы познакомили вас с методом азотирования стали. Как мы знаем, азотирование относится к процессу химической термообработки, при котором атомы азота проникают в поверхность заготовки при определенной температуре и среде для повышения износостойкости, твердости поверхности, предела усталости и коррозионной стойкости стальных деталей. Азотированные металлические изделия обладают отличной износостойкостью, усталостной стойкостью, коррозионной стойкостью и жаростойкостью. Элементы алюминия, хрома, ванадия и молибдена в стали способствуют азотированию, которое образует стабильные нитридные соединения, когда они вступают в контакт с примитивными атомами азота при температуре азотирования.

В частности, молибден не только действует как элемент, образующий нитрид, но также снижает хрупкость при температуре азотирования. Вообще говоря, если сталь содержит один или несколько нитридообразующих элементов, эффект азотирования лучше, при котором 0.85 - 1.5% алюминия является лучшим результатом азотирования, определенное количество хрома также может дать хороший эффект. Обычная углеродистая сталь не подходит для азотирования стали, потому что азотирующий слой хрупкий и легко отслаивается.

Обычно используемые стали для азотирования, в том числе:

(1) Низколегированные стали, содержащие алюминий (стандартные стали для азотирования).

(2) Cr-содержащая среднеуглеродистая низколегированная сталь САЕ 41ХХ серии, 4300, 5100, 6100, 8600, 8700, 9800 серии.

(3) Штамповая сталь для горячей обработки (с содержанием хрома около 5%), САЕ Н11 (SKD - 61) H12, H13

(4) Система SAE 400 из ферритовой и мартенситной нержавеющей стали.

(5) Аустенитная нержавеющая сталь серии SAE 300

(6) Осадочная закаленная нержавеющая сталь 17-4PH, 17-7PH, A-286 и т. Д.

Стандартные азотированные стали, содержащие алюминий, после азотирования имеют высокую твердость и износостойкий поверхностный слой, но закаленный слой также является хрупким. Напротив, низколегированные стали, содержащие хром, имеют более низкую твердость, но закаленный слой более пластичный, а поверхность также имеет значительную износостойкость и сопротивление луче. Поэтому при выборе материалов следует сочетать характеристики материалов и деталей. Инструментальные стали, такие как H11 (SKD61), D2 (SKD-11), обладают высокой твердостью поверхности и высокой прочностью сердечника.

Процесс азотирования низколегированных сталей, содержащих алюминий

Очистка поверхности деталей перед азотированием

Большинство деталей можно подвергать азотированию сразу после газойля, некоторые детали также можно очищать бензином, но полировка, шлифовка, полировка и другие методы обработки могут затруднить азотирование поверхностного слоя, что приведет к неравномерному слою азотирования или изгибу и другим дефектам. В это время следует использовать следующие методы для удаления поверхностного слоя. Сначала перед азотированием для удаления масла использовался газ, затем порошок оксида алюминия использовался для пескоструйной обработки поверхности, а затем было обработано фосфатное покрытие на поверхности.

Выпуск воздуха в печи азотирования

Обработанные детали можно нагреть после герметизации в печи для азотирования, но перед нагревом до 150 ℃ воздух необходимо удалить из печи. Исключение газа в печи в основном предназначено для предотвращения разложения аммиака и контакта с воздухом и взрывоопасным газом, а также для предотвращения окисления поверхности обрабатываемого материала и основы. Используемые газы - аммиак и азот. Процесс выглядит следующим образом: (1) После того, как крышка печи закрылась, начал течь безводный аммиак (2) Установить автоматический контроль температуры нагревательной печи на 150 ℃ и запустить нагревательную печь (обратите внимание на температуру печи выше, чем 150 ℃) (3) При выходе воздуха ниже 10% или выбросе газа, содержащего более 90% NH3, температура печи снова повышается до температуры азотирования.

Скорость разложения аммиака

Азотирование осуществляется в контакте с другими легирующими элементами и первичным азотом, то есть сама сталь становится катализатором, когда газообразный аммиак контактирует с нагревающейся сталью и способствует разложению аммиака. Хотя аммиак может быть азотирован с различной скоростью разложения, но обычно используют 15-30% скорости разложения, и в зависимости от необходимой толщины азотирования для поддержания не менее 4-10 часов температура обработки поддерживается на уровне около 520 ℃.

Охлаждение 

Большинство промышленных печей для азотирования объединены с теплообменником для охлаждения печи и деталей, подлежащих обработке после завершения азотирования. То есть, после завершения азотирования отключите источник питания нагрева, чтобы снизить температуру печи примерно на 50 ℃, а затем удвойте поток аммиака, чтобы запустить термовыключатель. В это время необходимо наблюдать, есть ли пузырьковое перетекание в стеклянную бутылку, соединенную с выхлопной трубой, чтобы подтвердить положительное давление в печи. После того, как аммиак в печи стабилизируется, немедленно уменьшите поток аммиака для поддержания положительного давления. Когда температура печи упадет ниже 150 ℃, используйте метод выпуска газа из печи и откройте крышку печи после введения воздуха или азота.