Nitridebehandeling verwijst naar een chemisch warmtebehandelingsproces waarbij stikstofatomen in een bepaald medium bij een bepaalde temperatuur in het oppervlak van het werkstuk doordringen. De genitreerde producten hebben een uitstekende slijtvastheid, weerstand tegen vermoeidheid, weerstand tegen corrosie en weerstand tegen hoge temperaturen.
Inleiding tot de nitreerbehandeling
De elementen aluminium, chroom, vanadium en molybdeen in traditioneel gelegeerd staal zijn zeer nuttig bij het nitreren. Deze elementen vormen stabiele nitriden wanneer ze bij nitreringstemperaturen in contact komen met primitieve stikstofatomen. Vooral molybdeen werkt niet alleen als nitridevormend element, maar ook als vermindering van de brosheid die optreedt bij nitreringstemperaturen. De elementen in andere gelegeerde staalsoorten, zoals nikkel, koper, silicium, mangaan, enz., dragen niet veel bij aan de nitreereigenschappen. Over het algemeen is het effect na het nitreren beter als het staal één of meer nitridegenererende elementen bevat. Onder hen is aluminium het sterkste nitride-element, en de nitreerresultaten met 0.85 ~ 1,5% aluminium zijn de beste. Bij chroomhoudend chroomstaal kunnen bij voldoende gehalte ook goede resultaten worden behaald. Koolstofstaal zonder legering is echter niet geschikt voor het nitreren van staal, omdat de daardoor gevormde nitreerlaag zeer bros is en gemakkelijk loslaat.
Er zijn zes soorten nitreerstaal die gewoonlijk als volgt worden gebruikt:
(1) Laaggelegeerd staal dat aluminium bevat (standaard nitreerstaal)
(2) Laaggelegeerd staal met middelmatig koolstofgehalte dat chroomelement bevat, serie SAE 4100,4300,5100,6100,8600,8700,9800.
(3) Heetwerkmatrijsstaal (bevat ongeveer 5% chroom) SAE H11 (SKD-61)H12, H13
(4) Ferritisch en martensitisch roestvrij staal SAE 400-serie
(5) Austenitisch roestvast staal SAE 300-serie
(6) Precipitatiehardend roestvrij staal 17-4PH, 17-7pH, A-286, enz.
Het standaard nitreerstaal dat aluminium bevat, kan na het nitreren een hoge hardheid en een hoog slijtvast oppervlak verkrijgen, maar de geharde laag is ook zeer bros. Integendeel, chroomhoudend laaggelegeerd staal heeft een lagere hardheid, maar de geharde laag is relatief taai en het oppervlak ervan heeft ook een aanzienlijke slijtvastheid en weerstand tegen stralen. Daarom is het passend om bij het selecteren van materialen aandacht te besteden aan de eigenschappen van materialen en volledig gebruik te maken van hun voordelen om aan de functie van onderdelen te voldoen. Gereedschapsstaalsoorten zoals H11(SKD61) en D2(SKD-11) hebben een hoge oppervlaktehardheid en hoge kernsterkte-effecten.
Verhoog de slijtvastheid, oppervlaktehardheid, vermoeidheidslimiet en corrosieweerstand van stalen onderdelen.
Technisch proces
• Reiniging van het oppervlak van onderdelen vóór het nitreren
De meeste onderdelen kunnen direct na het gasontvetten worden genitreerd. Sommige onderdelen moeten ook met benzine worden gereinigd, maar als de eindverwerkingsmethode vóór het nitreren wordt gebruikt bij polijsten, slijpen, polijsten, enz., kunnen er oppervlaktelagen ontstaan die het nitreren belemmeren, wat resulteert in ongelijkmatige nitreerlagen of buigdefecten na het nitreren. Op dit moment moet een van de volgende twee methoden worden gebruikt om de oppervlaktelaag te verwijderen. De eerste methode is het verwijderen van olie met gas vóór het nitreren. Vervolgens wordt het oppervlak schurend gereinigd met schuuroxidepoeder. De tweede methode is om het oppervlak te behandelen met een fosfaatcoating.
• Luchtverwijdering uit de nitreeroven
De behandelde delen worden in de nitreeroven geplaatst en het ovendeksel kan na het sealen worden verwarmd, maar de lucht moet uit de oven worden verwijderd voordat deze wordt verwarmd tot 150 graden C.
De belangrijkste functie van de uitlaatoven is het voorkomen van explosief gas dat wordt veroorzaakt door de ontleding van ammoniakgas en het contact met de lucht, en het voorkomen van oppervlakteoxidatie van het behandelde materiaal en de drager. De gebruikte gassen zijn ammoniak en stikstof.
De regels voor het verwijderen van lucht uit de oven zijn als volgt:
① Nadat de verwerkte onderdelen zijn geïnstalleerd, wordt het ovendeksel afgedicht en wordt het watervrije ammoniakgas gestart en is het debiet zoveel mogelijk.
② Stel de automatische temperatuurregeling van de verwarmingsoven in op 150 graden en begin met verwarmen (merk op dat de oventemperatuur niet hoger kan zijn dan 150 graden).
③ Wanneer de lucht in de oven tot minder dan 10% is verwijderd, of het afgevoerde gas meer dan 90% NH3 bevat, wordt de oventemperatuur verhoogd tot de nitreertemperatuur.
Ontledingssnelheid van ammoniak
Het nitreren wordt uitgevoerd in contact met andere legeringselementen en de primaire stikstof, maar de productie van de primaire stikstof, dat wil zeggen het staal zelf, wordt de katalysator wanneer de ammoniak in contact komt met het verhitte staal en bevordert de ontleding van ammoniak.
Hoewel nitreren kan worden uitgevoerd onder verschillende ontledingssnelheden van ammoniak, wordt over het algemeen een ontledingssnelheid van 15 tot 30% gebruikt, wordt de vereiste nitreringsdikte gedurende ten minste 4 tot 10 uur gehandhaafd en wordt de behandelingstemperatuur op ongeveer 520 graden C gehouden. .
koeling
De meeste industriële nitreerovens zijn voorzien van warmteschakelaars om de oven snel af te koelen en onderdelen te verwerken nadat het nitreren is voltooid. Dat wil zeggen, nadat het nitreren is voltooid, wordt de verwarmingsstroomtoevoer uitgeschakeld, wordt de oventemperatuur met ongeveer 50 graden C verlaagd, en vervolgens wordt de ammoniakstroomsnelheid verdubbeld en wordt de warmteschakelaar geopend. Op dit moment is het noodzakelijk om te observeren of er een overstroming van bellen is in de glazen fles die is aangesloten op de uitlaatpijp om de positieve druk in de oven te bevestigen. Nadat het ammoniakgas in de oven is bezonken, kan de ammoniakstroom worden verminderd totdat de positieve druk in de oven behouden blijft. Wanneer de oventemperatuur onder de 150 graden C daalt, wordt de hierboven beschreven methode voor het verwijderen van ovengas gebruikt en kan het ovendeksel worden geopend nadat lucht of stikstof is geïntroduceerd.
NH3 → [N] Fe + 3/2 H2
De ontlede N wordt in het oppervlak van het staal verspreid om zich te vormen. Fase Fe2-3N-gasnitreren, het algemene nadeel van een dunne verhardingslaag en een lange behandelingstijd voor nitreren.
Gasnitreren vanwege de ontleding van NH3 voor de nitreerefficiëntie is laag, dus over het algemeen is er een vaste selectie van staal dat geschikt is voor nitreren, zoals Al, Cr, Mo en andere nitreerelementen, anders kan nitreren niet worden uitgevoerd met behulp van JIS, SACM1 nieuwe JIS, SACM645 en SKD61 om de behandeling te versterken en harder te maken, ook bekend als temperen Al, Cr, SKD61. Mo en andere elementen verhogen de temperatuur van het transformatiepunt, dus de afschriktemperatuur is hoog en de ontlaattemperatuur is hoger dan die van gewoon structureel gelegeerd staal, dat lange tijd broosheid tussen de nitreertemperatuur is, dus het ontlaten en Er wordt vooraf een verhardingsbehandeling toegepast. NH3-gasnitreren, omdat het oppervlak langdurig ruw is, hard en bros niet gemakkelijk te slijpen is en lange tijd niet economisch is, wordt gebruikt voor het nitreren van de toevoerbuis en de schroef van de kunststof spuitgietmachine.
Vloeibaar nitreren
Het belangrijkste verschil met vloeibaar zacht nitreren is dat er een Fe3Nε-fase in de nitreerlaag zit, dat de Fe4Nr-fase bestaat en geen Fe2Nξ-fasenitride bevat, en dat ξ-faseverbindingen harde en brosse nitriden zijn die een slechte taaiheid hebben bij de nitreerbehandeling. De methode van vloeibaar zacht nitreren is om het werkstuk te behandelen, eerst roest te verwijderen, te ontvetten, voor te verwarmen en het vervolgens in de nitreringskroes te plaatsen, het belangrijkste zoutmiddel TF-1. Het wordt gedurende enkele minuten tot enkele uren verwarmd tot 560 ~ 600 graden, afhankelijk van de externe belasting van het werkstuk, en bepaalt de diepte van de nitreerlaag. Tijdens de behandeling moet een luchtbuis in de bodem van het werkstuk worden geleid. smeltkroes om te ontleden in CN of CNO met een bepaalde hoeveelheid luchtnitrerend zoutmiddel, dat doordringt en verspreidt naar het werkoppervlak. De buitenste verbinding op het oppervlak van het werkstuk is 8 ~ 9% gew. N en een kleine hoeveelheid C en diffusielaag, stikstofatomen diffunderen in de -Fe-basis om het staal beter bestand tegen vermoeidheid te maken, tijdens de nitreringsperiode als gevolg van de ontleding van het CNO-verbruik, dus er wordt voortdurend getest in 6 tot 8 uur de zoutsamenstelling, om de hoeveelheid lucht aan te passen of nieuw zout toe te voegen.
Het materiaal dat wordt gebruikt voor de behandeling met vloeibaar zacht nitreren is ijzermetaal en de oppervlaktehardheid na nitreren is hoger met Al-, Cr-, Mo- en Ti-elementen, en hoe meer goudgehalte, hoe ondieper de nitreringsdiepte, zoals koolstofstaal Hv 350 ~ 650, RVS Hv 1000 ~ 1200, nitreerstaal Hv 800 ~ 1100.
Vloeibaar zacht nitreren is geschikt voor slijtvaste en vermoeidheidsbestendige auto-onderdelen, naaimachines, camera's, enz., zoals behandeling van cilindervoeringen, klepbehandeling, behandeling van zuigercilinders en schimmels die niet gemakkelijk te vervormen zijn.
Ionennitreren
Bij deze methode wordt een werkstuk in de nitridatieoven geplaatst, vooraf een vacuüm in de oven gepompt tot {{0}} ~ 10-3 Torr(㎜Hg) en vervolgens N2-gas of N{ {3}} H2-mengsel, stel de oven in op 1-10 Torr, sluit het ovenlichaam aan op de anode, het werkstuk op de kathode en laat honderden volt gelijkspanning tussen de twee polen passeren. Op dit moment zal het N2-gas in de oven een briljante ontlading produceren in positieve ionen, die naar het werkoppervlak bewegen, en de kathodespanning zal in een oogwenk scherp dalen, zodat de positieve ionen met een hoge snelheid naar het kathodeoppervlak zullen snellen. snelheid, waarbij kinetische energie wordt omgezet in gasenergie, waardoor de oppervlaktetemperatuur van het werkstuk stijgt en het werkstukoppervlak Fe.CO afspeelt na de impact van stikstofionen. Dergelijke elementen spatten uit en combineren met stikstofionen tot FeN, waardoor ijzernitride geleidelijk aan het werkstuk wordt geadsorbeerd en nitrering produceert, ionennitreren is in feite het gebruik van stikstof, maar als de toevoeging van waterstofcarbidegas kan worden gebruikt voor ionenbehandeling met zacht nitreren , maar meestal aangeduid als ionnitrerende behandeling. De stikstofconcentratie op het oppervlak van het werkstuk kan worden aangepast door de partiële drukverhouding van het gemengde gas (N2 + H2) dat in de oven is gevuld, te veranderen. Tijdens het proces van pure ionennitreren bedraagt het eenfasige r'(Fe4N)-weefsel dat het N-gehalte bevat 5,7 ~ 6,1 gew.% op het werkoppervlak, en de dikke laag is minder dan 10 μm. De compoundlaag is sterk maar niet poreus en laat niet gemakkelijk los. Omdat ijzernitride continu door het werkstuk wordt geadsorbeerd en naar het interieur wordt verspreid, is de structuur van het oppervlak naar het interieur FeN → Fe2N → Fe3N → Fe4N volgordeverandering, eenfasig ε(Fe3N) N-gehalte in 5,7 ~ 11,0% wt, eenfasig ξ(Fe2N) N-gehalte in 11,0 ~ 11,35% gew. Wanneer ionennitratie eerst de r-fase genereert en vervolgens de waterstofcarbidereeks wordt toegevoegd, wordt dit de ε-fase-verbindingslaag en diffusielaag, omdat de toename van de diffusielaag veel helpt om de vermoeiingssterkte te vergroten. De ε-fase is de beste.
