Nitrauskäsittelyllä tarkoitetaan kemiallista lämpökäsittelyprosessia, jossa typpiatomit tunkeutuvat työkappaleen pintaan tietyssä väliaineessa tietyssä lämpötilassa. Nitratuilla tuotteilla on erinomainen kulutuskestävyys, väsymiskestävyys, korroosionkestävyys ja korkeiden lämpötilojen kestävyys.
Johdatus typpikäsittelyyn
Perinteisessä seosteräksessä olevat alumiini-, kromi-, vanadiini- ja molybdeenielementit ovat erittäin hyödyllisiä nitrauksessa. Nämä alkuaineet muodostavat stabiileja nitridejä joutuessaan kosketuksiin primitiivisten typpiatomien kanssa nitridointilämpötiloissa. Erityisesti molybdeeni ei toimi vain nitridin muodostavana alkuaineena, vaan myös haurauden vähentäjänä, joka tapahtuu nitridointilämpötiloissa. Muiden seosterästen alkuaineet, kuten nikkeli, kupari, pii, mangaani jne., eivät vaikuta paljoakaan typpipitoisuuksiin. Yleisesti ottaen, jos teräs sisältää yhden tai useamman nitridiä tuottavan elementin, vaikutus nitridoinnin jälkeen on parempi. Niistä alumiini on vahvin nitridielementti, ja nitraustulokset, jotka sisältävät 0,85 ~ 1,5 % alumiinia, ovat parhaat. Kromipitoisella kromiteräksellä, jos pitoisuus on riittävä, voidaan myös saada hyviä tuloksia. Seoston hiiliteräs ei kuitenkaan sovellu teräksen typpittämiseen, koska sen tuottama typpikerros on erittäin hauras ja helposti kuorittava.
Typpiterästä on yleisesti käytetty kuutta tyyppiä seuraavasti:
(1) Vähäseostettu teräs, joka sisältää alumiinia (tavallinen nitrausteräs)
(2) Keskihiilinen niukkaseosteinen teräs, joka sisältää kromielementtiä SAE 4100,4300,5100,6100, 8600,8700,9800 sarja.
(3) Kuumatyöstetty teräs (sisältää noin 5 % kromia) SAE H11 (SKD-61)H12, H13
(4) Ferriittinen ja martensiittinen ruostumaton teräs SAE 400 -sarja
(5) Austeniittista ruostumatonta terästä SAE 300 -sarja
(6) Sadekarkaisu ruostumaton teräs 17-4PH, 17-7pH, A-286 jne.
Tavallinen alumiinia sisältävä nitrausteräs voi saada nitrauksen jälkeen korkean kovuuden ja erittäin kulutusta kestävän pinnan, mutta sen karkaistu kerros on myös erittäin hauras. Päinvastoin kromia sisältävän niukkaseosteisen teräksen kovuus on pienempi, mutta karkaistu kerros on suhteellisen sitkeä ja sen pinnalla on myös huomattava kulutuskestävyys ja säteenkestävyys. Siksi materiaaleja valittaessa on tarkoituksenmukaista kiinnittää huomiota materiaalien ominaisuuksiin ja hyödyntää täysimääräisesti niiden etuja osien toiminnan täyttämiseksi. Työkaluteräksillä, kuten H11(SKD61) ja D2(SKD-11), on korkea pintakovuus ja korkea ydinvoimakkuus.
Lisää teräsosien kulutuskestävyyttä, pinnan kovuutta, väsymisrajaa ja korroosionkestävyyttä.
Tekninen prosessi
• Pintojen osien puhdistus ennen typpitystä
Useimmat osat voidaan nitrata heti kaasun rasvanpoiston jälkeen. Jotkut osat on myös puhdistettava bensiinillä, mutta jos lopullista käsittelymenetelmää ennen nitrausta käytetään kiillotukseen, hiontaan, kiillotukseen jne., se voi tuottaa pintakerroksia, jotka estävät nitraamisen, mikä johtaa epätasaisiin nitrauskerroksiin tai taivutusvirheisiin nitrauksen jälkeen. Tällä hetkellä pintakerroksen poistamiseen tulee käyttää yhtä seuraavista kahdesta menetelmästä. Ensimmäinen menetelmä on poistaa öljy kaasulla ennen typpitystä. Sen jälkeen pinta puhdistetaan hankaavalla oksidijauheella. Toinen menetelmä on käsitellä pinta fosfaattipinnoitteella.
• Ilmanpoisto nitrausuunista
Käsitellyt osat asetetaan typpiuuniin ja uunin kansi voidaan lämmittää tiivistyksen jälkeen, mutta ilma on poistettava uunista ennen kuumennusta 150 asteeseen.
Poistouunin päätehtävänä on estää ammoniakkikaasun hajoamisesta ja ilman kanssa joutumisesta aiheutuva räjähdysvaarallinen kaasu sekä käsitellyn materiaalin ja alustan pinnan hapettumista. Kaasuina käytetään ammoniakkia ja typpeä.
Säännöt ilman poistamiseksi uunista ovat seuraavat:
① Kun käsitellyt osat on asennettu, uunin kansi suljetaan ja vedetön ammoniakkikaasu käynnistetään ja virtausnopeus on mahdollisimman suuri.
② Aseta lämmitysuunin automaattinen lämpötilansäätö 150 asteeseen ja aloita lämmitys (huomaa, että uunin lämpötila ei saa olla korkeampi kuin 150 astetta).
③ Kun uunin ilma poistetaan alle 10 %:iin tai poistuva kaasu sisältää yli 90 % NH3:a, uunin lämpötila nostetaan typpilämpöiseksi.
Ammoniakin hajoamisnopeus
Nitraus tapahtuu kosketuksessa muiden seosaineiden ja primääritypen kanssa, mutta primääritypen tuotanto eli teräs itse tulee katalysaattoriksi, kun ammoniakki on kosketuksissa kuumennusteräksen kanssa ja edistää ammoniakin hajoamista.
Vaikka nitraus voidaan suorittaa erilaisilla ammoniakin hajoamisnopeuksilla, käytetään yleensä 15-30 %:n hajoamisnopeutta, vaadittu nitrauspaksuus säilyy vähintään 4-10 tuntia ja käsittelylämpötila pidetään noin 520 asteessa. .
jäähdytys
Useimmissa teollisissa nitrausuuneissa on lämpökytkimet, jotka jäähdyttävät uunin ja prosessoivat osia nopeasti nitrauksen päätyttyä. Eli kun nitraus on valmis, lämmityksen virransyöttö katkaistaan, uunin lämpötilaa lasketaan noin 50 astetta C, minkä jälkeen ammoniakin virtausnopeus kaksinkertaistetaan ja lämpökytkin avataan. Tällä hetkellä on tarpeen tarkkailla, onko pakoputkeen liitetyssä lasipullossa kuplan ylivuoto uunin ylipaineen vahvistamiseksi. Kun ammoniakkikaasu on laskeutunut uuniin, ammoniakkivirtausta voidaan vähentää, kunnes positiivinen paine uunissa säilyy. Kun uunin lämpötila laskee alle 150 astetta, käytetään edellä kuvattua uunikaasunpoistomenetelmää ja uunin kansi voidaan avata ilman tai typen syöttämisen jälkeen.
NH3 → [N] Fe + 3/2 H2
Hajoanut N diffundoituu teräksen pintaan muodostumaan. Vaihe Fe2-3N-kaasunitraus, yleinen haittapuoli ohuesta kovettumiskerroksesta ja pitkästä nitrauskäsittelystä.
NH3:n hajoamisesta johtuva kaasunitraus nitraustehokkuuden vuoksi on alhainen, joten yleensä kiinteä valikoima nitraamiseen soveltuvia teräksiä, kuten Al, Cr, Mo ja muut nitrauselementit, muuten nitrausta ei voida suorittaa käyttämällä JIS, SACM1 uudet JIS, SACM645 ja SKD61 käsittelyn vahvistamiseksi ja koventamiseksi, tunnetaan myös nimellä tempering Al, Cr, SKD61. Mo ja muut elementit nostavat muunnospisteen lämpötilaa, joten karkaisulämpötila on korkea ja karkaisulämpötila korkeampi kuin tavallisella rakenneteräksellä, joka on karkaistu haurautta nitrauslämpötilan välillä pitkään, joten karkaisu ja karkaisu. karkaisukäsittely tehdään etukäteen. NH3-kaasunitridausta, koska pinta on karkea pitkään, kovaa ja hauraita ei ole helppo hioa, ja pitkä aika ei ole taloudellista, käytetään muoviruiskuvalukoneen syöttöputken ja ruuvin nitraukseen.
Nestemäinen typpitys
Suurin ero nestemäisessä pehmeässä nitridissä on se, että nitrauskerroksessa on Fe3Nε-faasi, Fe4Nr-faasi on olemassa eikä sisällä Fe2Nξ-faasinitridiä, ja ξ-faasiyhdisteet ovat kovia ja hauraita nitridejä, joiden sitkeys on huono nitridointikäsittelyssä. Nestemäisen pehmeänitrausmenetelmänä on käsitellä työkappaletta, ensin poistaa ruoste, poistaa rasva, esilämmittää ja sitten laittaa se typpiupokkaaseen, joka on tärkein suola-aine TF-1. Se kuumennetaan 560 ~ 600 asteeseen muutamasta minuutista muutamaan tuntiin työkappaleen ulkoisen kuormituksen mukaan ja määritetään typpikerroksen syvyys, käsittelyssä ilmaputki on johdettava työkappaleen pohjaan. upokas hajoamaan CN:ksi tai CNO:ksi tietyllä määrällä ilmaa typpisuola-ainetta, joka läpäisee ja diffundoituu työpinnalle. Työkappaleen pinnan uloin yhdiste on 8 ~ 9 paino-% typpeä ja pieni määrä C:tä ja diffuusiokerrosta, typpiatomit diffundoituvat -Fe-pohjaan tehden teräksestä väsymystä kestävämmäksi hajoamisen aiheuttaman typpipitoisuuden aikana. CNO-kulutuksesta, joten sitä testataan jatkuvasti 6-8 tunnin suolakoostumuksessa ilman määrän säätämiseksi tai uuden suolan lisäämiseksi.
Nestemäisessä pehmeätyppikäsittelyssä käytetty materiaali on rautametallia, ja pinnan kovuus nitrauksen jälkeen on korkeampi Al-, Cr-, Mo- ja Ti-elementeillä, ja mitä enemmän kultaa on, sitä pienempi on nitraussyvyys, kuten hiiliteräs Hv 350 ~ 650, ruostumaton teräs Hv 1000 ~ 1200, typpiteräs Hv 800 ~ 1100.
Nestemäinen pehmeä nitridaus soveltuu kulutusta ja väsymistä kestäviin auton osiin, ompelukoneisiin, kameroihin jne., kuten sylinterin sisäpintojen käsittelyyn, venttiilien käsittelyyn, mäntäsylinterien käsittelyyn ja muottiin, jota ei ole helppo muotoilla.
Ionitridaus
Tällä menetelmällä työkappale asetetaan nitridausuuniin, uuniin pumpataan tyhjiö {{0}} ~ 10-3 Torr(㎜Hg):iin etukäteen ja sitten lisätään N2-kaasua tai N{ {3}} H2-seos, säädä uuni asentoon 1-10 Torr, liitä uunin runko anodiin, työkappale katodiin ja johda satojen volttien tasajännite kahden navan väliin. Tällä hetkellä uunissa oleva N2-kaasu tuottaa loistavan purkauksen positiivisiin ioneihin, jotka siirtyvät työpinnalle ja katodin jännite laskee jyrkästi hetkessä, jolloin positiiviset ionit ryntäävät katodin pintaan korkealla. nopeus, muuntaa kineettisen energian kaasuenergiaksi, jolloin työkappaleen pintalämpötila nousee ja työkappaleen pinta toistaa Fe.CO:ta typpi-ionien iskun jälkeen. Tällaiset alkuaineet roiskuvat ja yhdistyvät typpi-ionien kanssa FeN:ksi, jolloin rautanitridi adsorboituu vähitellen työkappaleeseen ja tuottaa nitridiä, ioninitridaus on pohjimmiltaan typen käyttöä, mutta jos karbidikaasun lisäystä voidaan käyttää ionipehmeän nitrauskäsittelyyn , mutta yleisesti kutsutaan ioninitridauskäsittelyksi, Työkappaleen pinnan typpipitoisuutta voidaan säätää muuttamalla uuniin täytetyn sekakaasun (N2 + H2) osapainesuhdetta. Puhtaan ionin nitridointiprosessin aikana typpipitoisuutta sisältävän yksifaasisen r'(Fe4N)-kudoksen työpinnalla on 5,7–6,1 painoprosenttia ja paksun kerroksen alle 10 μm. Yhdistelmäkerros on vahva, mutta ei huokoinen eikä sitä ole helppo pudota. Koska rautanitridi adsorboituu jatkuvasti työkappaleeseen ja diffundoituu sisäpuolelle, rakenne pinnasta sisäpuolelle on FeN → Fe2N → Fe3N → Fe4N-sekvenssin muutos, yksivaiheinen ε(Fe3N) N -pitoisuus 5,7 - 11,0 paino-%, yksifaasinen ξ(Fe2N)N-pitoisuus 11,0 - 11,35 paino-%. Kun ioninitridointi synnyttää ensin r-faasin ja sitten lisätään karbidisarja, siitä tulee e-faasin yhdistekerros ja diffuusiokerros, koska diffuusiokerroksen lisäyksellä on paljon apua väsymislujuuden lisäämiseen. ε-vaihe on paras.
