Nitriranje
Nitrirani zobniki
Obdelava z nitriranjem se nanaša na postopek kemične toplotne obdelave, pri katerem se atomi dušika infiltrirajo na površino obdelovanca v določenem mediju pri določeni temperaturi. Nitrirani izdelki imajo odlično odpornost proti obrabi, odpornost proti utrujenosti, odpornost proti koroziji in odpornost na visoke temperature.
Tukaj si lahko ogledamo Netrexov video, Netrex zelo dobro razloži, kaj je nitriranje.
Uvod v obdelavo z nitriranjem
Elementi aluminija, kroma, vanadija in molibdena v tradicionalnih materialih iz legiranega jekla so zelo koristni pri nitriranju. Ko ti elementi pridejo v stik z nastajajočimi atomi dušika pri temperaturi nitriranja, nastanejo stabilni nitridi.
Zlasti element molibdena ne deluje samo kot element za tvorbo nitridov, temveč deluje tudi kot zmanjšanje krhkosti, ki se pojavi pri temperaturi nitriranja. Elementi v drugih legiranih jeklih, kot so nikelj, baker, silicij, mangan itd., ne prispevajo veliko k lastnostim nitriranja.
Na splošno, če jeklo vsebuje enega ali več elementov, ki tvorijo nitrid, je učinek po nitriranju razmeroma dober. Med njimi je aluminij najmočnejši nitridni element, najboljše rezultate pa ima nitriranje z 0.85 do 1,5 odstotka aluminija.
Kar se tiče kromovega jekla, ki vsebuje krom, je mogoče doseči tudi dobre rezultate, če je vsebnosti dovolj. Vendar ni zlitin, ki vsebujejo ogljikovo jeklo, ker je nitrirana plast zelo krhka in se zlahka odlušči, zato ni primerna za nitriranje jekla.
Obstaja šest običajno uporabljenih jekel za nitriranje, kot sledi:
(1) Nizko legirano jeklo, ki vsebuje aluminij (standardno nitrirano jeklo)
(2) serije SAE 4100, 4300, 5100, 6100, 8600, 8700, 9800 iz nizko legiranega jekla s srednje veliko ogljika, ki vsebuje krom.
(3) Jeklo za vroče delo (vsebuje približno 5 odstotkov kroma) SAE H11 (SKD-61) H12, H13
(4) Feritno in martenzitno nerjavno jeklo serije SAE 400
(5) Avstenitno nerjavno jeklo serije SAE 300
(6) Precipitacijsko utrjeno nerjavno jeklo 17-4PH, 17-7PH, A-286 itd.
Standardno nitrirano jeklo, ki vsebuje aluminij, lahko po nitriranju pridobi površinsko plast z visoko trdoto in visoko odpornostjo proti obrabi, vendar je tudi utrjena plast zelo krhka. Nasprotno, nizkolegirano jeklo, ki vsebuje krom, ima nižjo trdoto, vendar je utrjena plast trša, njegova površina pa ima tudi precejšnjo odpornost proti obrabi in odpornost proti žarkom. Zato morate biti pri izbiri materialov pozorni na lastnosti materialov in v celoti izkoristiti njihove prednosti za izpolnjevanje funkcij delov. Orodna jekla, kot je H11 (SKD61) D2 (SKD-11), imajo visoko površinsko trdoto in visoko trdnost jedra.
Učinek
Povečajte odpornost proti obrabi, trdoto površine, mejo utrujenosti in odpornost proti koroziji jeklenih delov.
Tehnični proces
Površinsko čiščenje delov pred nitriranjem
Večino delov je mogoče nitrirati takoj po razmaščevanju s plinskim razmaščevanjem. Nekatere dele je treba očistiti tudi z bencinom, vendar če metoda končne obdelave pred nitriranjem uporablja poliranje, brušenje, poliranje itd., lahko povzroči površinsko plast, ki ovira nitriranje, kar povzroči neenakomerno ali neenakomerno nitriranje po nitriranju.
Pojavile so se napake, kot je upogibanje. V tem času morate za odstranitev površinskega sloja uporabiti eno od naslednjih dveh metod. Prva metoda najprej uporabi plin za odstranitev olja pred nitriranjem. Nato s prahom aluminijevega oksida peskajte površino (abrazivno čiščenje). Druga metoda je nanos fosfatnega premaza na površino.
Izpušni zrak peči za nitriranje
Postavite obdelane dele v peč za nitriranje in zaprite pokrov peči, da se segrejejo, vendar je treba pred segrevanjem na 150 stopinj peč izčrpati. Glavna naloga peči je preprečiti stik eksplozivnega plina z zrakom pri razgradnji amoniaka ter preprečiti oksidacijo površine obdelovanega predmeta in nosilca.
Uporabljena plina sta amoniak in dušik. Bistveni elementi za odstranjevanje zraka iz peči so naslednji:
①Po namestitvi delov, ki jih je treba obdelati, je pokrov peči zatesnjen in zažene se brezvodni plin amoniak, pretok pa je čim večji.
②Nastavite samodejni nadzor temperature grelne peči na 150 stopinj in začnite segrevanje (upoštevajte, da temperatura peči ne sme biti višja od 150 stopinj).
③Ko je zrak v peči odstranjen na manj kot 10 odstotkov ali če izpušni plin vsebuje več kot 90 odstotkov NH3, se temperatura peči poveča na temperaturo nitriranja.
Hitrost razgradnje amoniaka
Nitriranje se izvaja s stikom drugih legirnih elementov z nastajajočim dušikom, vendar proizvodnja nastajajočega dušika pomeni, da samo jeklo postane katalizator, ko plin amoniak pride v stik z ogrevanim jeklom, da pospeši razgradnjo amoniaka.
Čeprav je nitriranje mogoče izvesti pod amoniakom z različnimi stopnjami razgradnje, je stopnja razgradnje na splošno 15-30 odstotkov, debelina, potrebna za nitriranje, pa se vzdržuje vsaj 4-10 ur, temperatura obdelave pa se vzdržuje pri približno 520 stopinj.
Pomiri se
Večina industrijskih peči za nitriranje ima izmenjevalnike toplote za hitro hlajenje grelne peči in obdelanih delov po končanem nitriranju. To pomeni, da se po končanem nitriranju moč ogrevanja izklopi, da se temperatura peči zniža za približno 50 stopinj, nato pa se hitrost pretoka amoniaka podvoji in zažene izmenjevalnik toplote.
V tem času bodite pozorni in opazujte, ali se v steklenici, ki je povezana z izpušno cevjo, prelivajo mehurčki, da potrdite pozitiven tlak v peči. Ko se plin amoniak, doveden v peč, ustali, se lahko pretok amoniaka zmanjša, dokler se ne ohrani pozitiven tlak v peči.
Ko temperatura peči pade pod 150 stopinj, lahko pokrov peči odprete po dovajanju zraka ali dušika z metodo odstranjevanja plina v peči, kot je opisano zgoraj.
Plinsko nitriranje
Plinsko nitriranje je leta 1923 objavil nemški AF ry. Obdelovanec je bil postavljen v peč, plin NH3 pa je bil neposredno doveden v peč za nitriranje pri 500-550 stopinjah in ohranjen 20-100 ur, da se plin NH3 razgradi v atomsko stanje.
Nitriranje z (N) plinom in (H) plinom je glavni namen izdelave na obrabo in korozijo odporne spojine na površini jekla. Njegova debelina je približno 0.02-0.02 m/m, njegova narava pa je izjemno trda Hv 1000 ~1200 in izjemno krhka. Hitrost razgradnje NH3 je odvisna od hitrosti pretoka in temperature.
Večji kot je pretok, nižja je stopnja razgradnje, manjši je pretok, višja je stopnja razgradnje in višja kot je temperatura, višja je stopnja razgradnje. Nižja kot je temperatura, nižja je stopnja razgradnje. Plin NH3 se termično razgradi pri 570 stopinjah, kot sledi:
NH3 →〔N〕Fe plus 3/2 H2
Razpadli dušik nato difundira na površino jekla in nastane. Fazno plinsko nitriranje Fe2-3N, splošna pomanjkljivost je, da je utrjena plast tanka in čas nitriranja dolg.
Plinsko nitriranje ima nizko učinkovitost zaradi razgradnje NH3 za nitriranje, zato je na splošno določeno, da se izberejo jekla, primerna za nitriranje, kot so jekla, ki vsebujejo Al, Cr, Mo in druge elemente nitriranja, sicer nitriranje ne bo mogoče.
Na splošno se uporabljata JIS in SACM1. Novi JIS, SACM645 in SKD61 se imenujejo tudi kaljenje in popuščanje z ojačitvijo in utrjevanjem. Ker so Al, Cr, Mo itd. vsi elementi, ki zvišajo temperaturo transformacijske točke, je temperatura kaljenja višja, temperatura kaljenja pa je prav tako višja od običajnih konstrukcijskih legiranih jekel. Krhkost pri popuščanju nastane pri dolgotrajnem segrevanju pri temperaturi nitriranja, zato se kaljenje in popuščanje izvede vnaprej.
Nitriranje s plinom NH3, ker je površina zaradi dolgega časa hrapava, trda in krhka, ni lahko brusiti in dolgo časa ni ekonomično. Uporablja se za nitriranje dovodne cevi in vijačne palice stroja za brizganje plastike.
Tekoče nitriranje
Glavna razlika med tekočim nitrokarburiranjem je, da je v nitrirani plasti faza Fe3Nε, obstaja faza Fe4Nr, ne pa tudi nitrid faze Fe2Nξ. Spojina faze ξ je trda in krhka v procesu nitriranja, ki je slab v žilavosti, in tekočem nitrokarburiziranju. Metoda je odstranitev rje, razmaščevanje, predgretje obdelovanca in postavitev v lonček za nitriranje.
Lonček je narejen iz TF-1 kot glavne soli in se segreva na 560-600 stopinj od nekaj minut do nekaj ur. , Globina plasti nitriranja se določi glede na velikost zunanje obremenitve obdelovanca. Med obdelavo je treba na dno lončka vstaviti zračno cev, da razgradi določeno količino zračnega nitrirnega sredstva v CN ali CNO, ki bo prodrl in difundiral na delovno površino, tako da najbolj zunanja spojina površine obdelovanca je 8-9 masnih odstotkov N in majhne količine C ter difuzijske plasti.
Atomi dušika difundirajo v bazo -Fe, da je jeklo bolj odporno na utrujenost. Med obdobjem nitriranja je zaradi razgradnje in porabe CNO potrebno nenehno testirati sestavo soli v 6-8 urah obdelave, da prilagodimo količino zraka ali dodamo novo sol.
Material, uporabljen za obdelavo tekočega mehkega nitriranja, je kovinsko železo. Površinska trdota po nitriranju je višja, če površinska trdota vsebuje Al, Cr, Mo, Ti, in več kot je vsebnost zlata, manjša je globina nitriranja, kot je ogljikovo jeklo Hv 350 -650, nerjavno jeklo Hv {{1} }, nitrirano jeklo Hv 800-1100.
Tekoče nitrokarburiranje je primerno za avtomobilske dele, odporne na obrabo in utrujenost, šivalne stroje, kamere itd., kot so obdelava oblog cilindra, obdelava ventilov, obdelava bata in nedeformabilni kalupi. Države, ki uporabljajo tekoče nitrokarburiranje, so zahodnoevropske države, ZDA, Sovjetska zveza in Japonska.
Ionsko nitriranje
Ta metoda je, da obdelovanec postavite v peč za nitriranje, peč vnaprej vakuumirate na 10-2-10-3 Torr (㎜Hg), nato uvedete plin N2 ali mešanico plina N2 in H2 in prilagodite peč, da doseže {{4} } Torr, povežite ohišje peči z anodo, obdelovanec s katodo in nanesite na stotine voltov enosmerne napetosti med oba pola.
V tem času se bo plin N2 v peči močno razelektril v pozitivne ione in se premaknil na delovno površino. Napetost močno pade, zaradi česar pozitivni ioni hitijo na površino katode z veliko hitrostjo in pretvarjajo kinetično energijo v energijo plina, tako da lahko površinska temperatura obdelovanca naraste zaradi vpliva dušikovih ionov na površino. obdelovanca poškropimo z Fe.CO in drugimi elementi, da se povežejo z dušikovimi ioni. FeN, posledično se železov nitrid postopoma adsorbira na obdelovancu, da se proizvede nitriranje.
Ionsko nitriranje v bistvu uporablja dušik, če pa se doda ogljikovodik, se lahko uporablja za ionsko mehko nitriranje, vendar se na splošno imenuje ionski dušik Kemična obdelava, koncentracijo dušika na površini obdelovanca je mogoče prilagoditi s spreminjanjem razmerja parcialnega tlaka mešanega plina (N2 plus H2), napolnjenega v peč.
Pri čistem ionskem nitriranju enofazna struktura r′ (Fe4N) na delovni površini vsebuje vsebnost N. Pri 5,7 do 6,1 mas. odstotka je debelina plasti znotraj 10μm. Sestavljena plast je močna in ni porozna, zato je ni enostavno odpasti. Ker železov nitrid nenehno absorbira obdelovanec in difundira v notranjost, je struktura od površine do notranjosti FeN → Fe2N → Fe3N→ Fe4N v zaporedju sprememb, enofazni ε (Fe3N) vsebuje 5.{{13 }}.0 masnih odstotkov N, enofazni ξ (Fe2N) pa vsebuje 11.0-11.35 masnih odstotkov.
Ionsko nitriranje najprej ustvari fazo r in nato doda. V primeru vodikovega karbida, spojine in difuzijske plasti, ki se spremenita v epsilon fazo, povečanje difuzijske plasti veliko prispeva k povečanju utrujenostne trdnosti. je najboljši v fazi ε.
Stopnja obdelave z ionskim nitriranjem se lahko začne pri 350 stopinjah. Čas obdelave lahko traja nekaj minut ali celo dolgo glede na material in z njim povezane mehanske lastnosti. Ta metoda je enaka prejšnji obdelavi nitriranja z metodo termične razgradnje. Metoda je drugačna. Ker ta metoda uporablja visoko ionsko energijo, je mogoče materiale, kot so nerjaveče jeklo, titan, kobalt itd., ki so v preteklosti veljali za težko obdelavo, zlahka obdelati z odličnim površinskim utrjevanjem.
Ali imate kakšna posebna vprašanja oStoritve strojne obdelave? Obrnite se na Yogie!Naši prodajni inženirji bodo sodelovali z vami od začetka do konca, da zagotovijo, da bo vaš projekt dokončan v skladu z vašimi zahtevami.
tudiJogije profesionalni proizvajalec zaRudarska oprema, CNC strojna orodja, inStrojni deliže več kot 20 let.
