Nitreringsbehandling
Nitrerede gear
Nitreringsbehandling refererer til en kemisk varmebehandlingsproces, hvor nitrogenatomer infiltrerer overfladen af emnet i et bestemt medium ved en bestemt temperatur. Nitrerede produkter har fremragende slidstyrke, træthedsbestandighed, korrosionsbestandighed og højtemperaturbestandighed.
Her tager vi et kig på Netrex' video, Netrex forklarer meget godt, hvad nitrering er.
Introduktion til nitreringsbehandling
Aluminium-, krom-, vanadium- og molybdænelementerne i traditionelle legerede stålmaterialer er meget nyttige til nitrering. Når disse grundstoffer kommer i kontakt med de spirende nitrogenatomer ved nitreringstemperaturen, dannes der stabile nitrider.
Især molybdæn-elementet virker ikke kun som et element til at generere nitrider, men virker også som en reduktion af skørhed, der opstår ved nitreringstemperaturen. Grundstofferne i andre legerede stål, såsom nikkel, kobber, silicium, mangan osv., bidrager ikke meget til nitreringsegenskaberne.
Generelt gælder det, at hvis stålet indeholder et eller flere nitriddannende elementer, er effekten efter nitrering relativt god. Blandt dem er aluminium det stærkeste nitridelement, og nitrering med 0.85 til 1,5 procent aluminium giver de bedste resultater.
For så vidt angår chromholdigt chromstål kan der, hvis der er indhold nok, også opnås gode resultater. Men der er ingen kulstofstålholdig legering, fordi det nitrerede lag er meget skørt og nemt at pille af, så det er ikke egnet til nitrering af stål.
Der er seks almindeligt anvendte nitreringsstål som følger:
(1) Lavlegeret stål indeholdende aluminium (standard nitreret stål)
(2) SAE 4100, 4300, 5100, 6100, 8600, 8700, 9800 serier af lavt legeret stål med middel kulstof indeholdende chrom.
(3) Varmtbearbejdningsstål (indeholdende ca. 5 procent chrom) SAE H11 (SKD-61) H12, H13
(4) Ferritisk og martensitisk rustfrit stål SAE 400-serien
(5) Austenitisk rustfrit stål SAE 300-serien
(6) Udfældningshærdende rustfrit stål 17-4PH, 17-7PH, A-286 osv.
Standard nitreret stål indeholdende aluminium kan opnå en høj hårdhed og høj slidstyrke overfladelag efter nitrering, men det hærdede lag er også meget skørt. Tværtimod har kromholdigt lavlegeret stål lavere hårdhed, men det hærdede lag er hårdere, og dets overflade har også betydelig slidstyrke og bjælkemodstand. Derfor skal du, når du vælger materialer, være opmærksom på materialernes egenskaber og udnytte deres fordele fuldt ud for at opfylde delenes funktioner. Hvad angår værktøjsstål, såsom H11 (SKD61) D2 (SKD-11), har de høj overfladehårdhed og høj kernestyrke.
Effekt
Øg slidstyrken, overfladehårdheden, træthedsgrænsen og korrosionsbestandigheden af ståldele.
Teknisk proces
Overfladerensning af dele før nitrering
De fleste dele kan nitreres umiddelbart efter affedtning ved gasaffedtning. Nogle dele skal også rengøres med benzin, men hvis den endelige forarbejdningsmetode før nitrering bruger polering, slibning, polering osv., kan det producere et overfladelag, der hindrer nitrering, hvilket resulterer i ujævn eller ujævn nitrering efter nitrering.
Der opstod defekter såsom bøjning. På dette tidspunkt skal en af følgende to metoder bruges til at fjerne overfladelaget. Den første metode bruger først gas til at fjerne olie før nitrering. Brug derefter aluminiumoxidpulver til at sandblæse overfladen (slibende rengøring). Den anden metode er at påføre fosfatbelægning på overfladen.
Udsugningsluft fra nitreringsovn
Placer de forarbejdede dele i nitreringsovnen og forsegl ovndækslet for at varme op, men før opvarmning til 150 grader, skal ovnen være udtømt. Ovnens hovedfunktion er at forhindre eksplosiv gas i at komme i kontakt med luft, når ammoniak nedbrydes, og at forhindre oxidation af overfladen af den behandlede genstand og støtten.
Den anvendte gas er ammoniak og nitrogen. Det væsentlige for at fjerne luften i ovnen er som følger:
① Efter at de dele, der skal behandles, er installeret, forsegles ovndækslet, og vandfri ammoniakgas startes, og strømningshastigheden er så høj som muligt.
②Indstil den automatiske temperaturkontrol af varmeovnen til 150 grader og start opvarmningen (bemærk, at ovntemperaturen ikke må være højere end 150 grader).
③Når luften i ovnen fjernes til mindre end 10 procent, eller udstødningsgassen indeholder mere end 90 procent NH3, øges ovntemperaturen til nitreringstemperaturen.
Ammoniak nedbrydningshastighed
Nitrering udføres ved at bringe andre legeringselementer i kontakt med spirende nitrogen, men produktionen af spirende kvælstof er, at stålet selv bliver en katalysator, når ammoniakgas kommer i kontakt med det opvarmede stål for at fremme nedbrydningen af ammoniak.
Selvom nitrering kan udføres under ammoniak med forskellige nedbrydningshastigheder, er nedbrydningshastigheden generelt 15-30 procent, og den nødvendige tykkelse til nitrering opretholdes i mindst 4-10 timer, og behandlingstemperaturen holdes på ca. 520 grader.
Køl ned
De fleste industrielle nitreringsovne har varmevekslere til hurtigt at afkøle varmeovnen og de forarbejdede dele, efter at nitreringsarbejdet er afsluttet. Det vil sige, efter at nitreringen er afsluttet, slukkes varmeeffekten for at reducere ovntemperaturen med omkring 50 grader, og derefter fordobles ammoniakstrømningshastigheden, og varmeveksleren startes.
På dette tidspunkt skal du være opmærksom på, om der er bobler, der flyder over i glasflasken, der er forbundet med udstødningsrøret, for at bekræfte det positive tryk i ovnen. Efter at ammoniakgassen, der indføres i ovnen, er blevet stabil, kan strømningshastigheden af ammoniak reduceres, indtil det positive tryk i ovnen opretholdes.
Når ovntemperaturen falder til under 150 grader, kan ovndækslet åbnes efter indføring af luft eller nitrogen ved at bruge metoden til at fjerne gassen i ovnen som beskrevet ovenfor.
Gasnitrering
Gasnitrering blev udgivet af tyske AF ry i 1923. Emnet blev anbragt i en ovn, og NH3-gas blev direkte ledt ind i nitreringsovnen ved 500-550 grader og opbevaret i 20-100 timer for at nedbryde NH3-gassen ind i en atomart tilstand.
Nitreringsbehandling med (N) gas og (H) gas er hovedformålet med at fremstille et slidbestandigt og korrosionsbestandigt sammensatte lag på overfladen af stålet. Dens tykkelse er omkring 0.02-0.02m/m, og dens natur er ekstrem hård Hv 1000 ~1200 og ekstremt skør. Nedbrydningshastigheden af NH3 varierer afhængigt af flowhastigheden og temperaturen.
Jo større flowhastighed, jo lavere nedbrydningshastighed, jo mindre flowhastighed, jo højere nedbrydningshastighed, og jo højere temperatur, jo højere nedbrydningshastighed. Jo lavere temperatur, jo lavere nedbrydningshastighed. NH3-gas gennemgår termisk nedbrydning ved 570 grader som følger:
NH3 →〔N〕Fe plus 3/2 H2
Det nedbrudte N diffunderer derefter ind i stålets overflade for at dannes. Fase Fe2-3N gasnitrering, den generelle ulempe er, at det hærdede lag er tyndt, og nitreringstiden er lang.
Gasnitrering har lav effektivitet på grund af nedbrydningen af NH3 til nitrering, så det er generelt fastsat til at vælge stål, der er egnet til nitrering, såsom indeholdende Al, Cr, Mo og andre nitreringselementer, ellers vil nitrering ikke være mulig.
Generelt bruges JIS og SACM1. De nye JIS, SACM645 og SKD61 kaldes også quenching og temperering med forstærkende og hærdende behandling. Fordi Al, Cr, Mo osv. alle er elementer, der øger transformationspunktstemperaturen, er bratkølingstemperaturen højere, og anløbningstemperaturen er også højere end for almindelige konstruktionslegerede stål. Anløbsskørhed opstår under langvarig opvarmning ved nitreringstemperaturen, så bratkølings- og hærdningsbehandlingen anvendes på forhånd.
NH3 gasnitrering, fordi overfladen er ru, hård og skør på grund af den lange tid, er den ikke let at slibe, og den lange tid er ikke økonomisk. Den bruges til nitrering af føderøret og skruestangen på plastsprøjtestøbemaskinen.
Flydende nitrering
Den største forskel ved flydende nitrocarburisering er, at der er Fe3Nε-fase i det nitrerede lag, Fe4Nr-fase eksisterer, men ikke Fe2Nξ-fasenitrid. ξ-faseforbindelsen er hård og skør i nitreringsprocessen, som er dårlig i sejhed og flydende nitrokarburering. Metoden er at fjerne rust, affedte, forvarme emnet og placere det i en nitreringsdigel.
Digelen er lavet af TF-1 som hovedsalt, og den opvarmes til 560-600 grader i flere minutter til flere timer. , Nitreringslagets dybde bestemmes i henhold til størrelsen af den eksterne belastning på emnet. Under forarbejdningen skal der indsættes et luftrør i bunden af diglen for at nedbryde en vis mængde luftnitreringsmiddel til CN eller CNO, som vil trænge ind og diffundere til arbejdsfladen, således at den yderste forbindelse af overfladen af emnet er 8-9 vægtprocent N og en lille mængde C og diffusionslaget.
Nitrogenatomer diffunderer ind i -Fe-basen for at gøre stålet mere træthedsbestandigt. I nitreringsperioden, på grund af nedbrydning og forbrug af CNO, er det derfor nødvendigt løbende at teste saltets sammensætning i 6-8 timers behandling for at justere luftmængden eller tilføje nyt salt.
Materialet, der bruges til flydende blød nitrering, er jernmetal. Overfladehårdheden efter nitrering er højere, hvis overfladehårdheden indeholder Al, Cr, Mo, Ti, og jo mere guldindhold, jo mindre nitreringsdybde, såsom kulstofstål Hv 350 -650, rustfrit stål Hv {{1} }, nitreret stål Hv 800-1100.
Flydende nitrocarburizing er velegnet til slidbestandige og træthedsbestandige bildele, symaskiner, kameraer osv., såsom cylinderforingsbehandling, ventilbehandling, stempelbeholderbehandling og ikke-deformerbare forme. Lande, der bruger flydende nitrocarburizing omfatter vesteuropæiske lande, USA, Sovjetunionen og Japan.
Ionnitrering
Denne metode er at placere et emne i en nitreringsovn, støvsuge ovnen til 10-2-10-3 Torr (㎜Hg) på forhånd, derefter indføre N2-gas eller N2 plus H2-blandet gas, og justere ovnen til at nå {{4} } Torr, tilslut ovnlegemet til anoden, emnet til katoden, og påfør hundredvis af volt jævnspænding mellem de to poler.
På dette tidspunkt vil N2-gassen i ovnen blive lysende udledt til positive ioner og flytte til arbejdsfladen. Spændingen falder kraftigt, hvilket får de positive ioner til at skynde sig til overfladen af katoden med høj hastighed og omdanner kinetisk energi til gasenergi, så overfladetemperaturen på emnet kan stige på grund af påvirkningen af nitrogenioner, overfladen af emnet sprøjtes med Fe.CO og andre elementer for at kombinere med nitrogenioner. FeN, som et resultat, adsorberes jernnitrid gradvist på emnet for at producere nitrering.
Ionnitrering bruger som udgangspunkt nitrogen, men hvis der tilsættes kulbrintegas, kan den bruges til ionblød nitrering, men det kaldes generelt ionnitrogen Kemisk behandling, nitrogenkoncentrationen på overfladen af emnet kan justeres ved at ændre partialtrykforholdet af den blandede gas (N2 plus H2) fyldt i ovnen.
Ved ren ionnitrering indeholder en enkeltfaset r′ (Fe4N) struktur på arbejdsfladen N-indhold. Ved 5,7 til 6,1 vægtprocent er lagets tykkelse inden for 10μm. Det sammensatte lag er stærkt og ikke porøst, og det er ikke nemt at falde af. Fordi jernnitridet konstant absorberes af emnet og diffunderer ind i det indre, er strukturen fra overfladen til det indre FeN → Fe2N → Fe3N→ Fe4N ændringer i rækkefølge, den enfasede ε (Fe3N) indeholder 5.{{13 }},0 vægtprocent N, og enkeltfaset ξ (Fe2N) indeholder 11.0-11,35 vægtprocent.
Ionnitreringen genererer først r-fasen og tilføjer derefter. I tilfælde af hydrogencarbid, det sammensatte lag og diffusionslaget, der skifter til epsilon-fasen, bidrager stigningen i diffusionslaget meget til stigningen i udmattelsesstyrken. Eroderbarheden er bedst i ε fase.
Graden af ionnitreringsbehandling kan starte fra 350 grader. Behandlingstiden kan være flere minutter eller endda lang tid i betragtning af materialet og dets relaterede mekaniske egenskaber. Denne metode er den samme som den tidligere nitreringsbehandling ved hjælp af termisk nedbrydningsmetode. Metoden er anderledes. Fordi denne metode bruger høj ionenergi, kan materialer som rustfrit stål, titanium, kobolt osv., som tidligere blev anset for vanskelige at behandle, også let behandles med fremragende overfladehærdning.
Har du nogle specifikke spørgsmål vedrMaskinbearbejdning? Kontakt Yogie!Vores salgsingeniører vil arbejde sammen med dig fra start til slut for at sikre, at dit projekt bliver gennemført til dine krav.
Også,Yogieer en professionel producent tilUdstyr til minedrift, CNC værktøjsmaskiner, ogMaskindelei over 20 år.
