Nitreringsbehandling
Nitrerte gir
Nitreringsbehandling refererer til en kjemisk varmebehandlingsprosess der nitrogenatomer infiltrerer overflaten av arbeidsstykket i et bestemt medium ved en viss temperatur. Nitrerte produkter har utmerket slitestyrke, tretthetsbestandighet, korrosjonsbestandighet og høy temperaturbestandighet.
Her tar vi en titt på Netrex sin video, Netrex forklarer veldig godt hva nitrering er.
Introduksjon til nitreringsbehandling
Aluminium-, krom-, vanadium- og molybdenelementene i tradisjonelle legeringsstålmaterialer er svært nyttige for nitrering. Når disse grunnstoffene kommer i kontakt med de gryende nitrogenatomene ved nitreringstemperaturen, dannes det stabile nitrider.
Spesielt virker molybdenelementet ikke bare som et element for å generere nitrider, men virker også som en reduksjon i sprøhet som oppstår ved nitreringstemperaturen. Grunnstoffene i andre legerte stål, som nikkel, kobber, silisium, mangan, etc., bidrar ikke mye til nitreringsegenskapene.
Generelt sett, dersom stålet inneholder ett eller flere nitriddannende elementer, er effekten etter nitrering relativt god. Blant dem er aluminium det sterkeste nitridelementet, og nitrering med 0.85 til 1,5 prosent aluminium gir de beste resultatene.
Når det gjelder kromholdig kromstål kan man også oppnå gode resultater dersom det er nok innhold. Men det er ingen legering som inneholder karbonstål fordi det nitrerte laget er veldig sprøtt og lett å skrelle av, så det er ikke egnet for nitrering av stål.
Det er seks vanlige nitreringsstål som følger:
(1) Lavlegert stål som inneholder aluminium (standard nitrert stål)
(2) SAE 4100, 4300, 5100, 6100, 8600, 8700, 9800-serien av middels karbon lavlegert stål som inneholder krom.
(3) Varmarbeidsstål (inneholder ca. 5 prosent krom) SAE H11 (SKD-61) H12, H13
(4) Ferritisk og martensittisk rustfritt stål SAE 400-serien
(5) Austenittisk rustfritt stål SAE 300-serien
(6) Nedbørsherdende rustfritt stål 17-4PH, 17-7PH, A-286 osv.
Standard nitrert stål som inneholder aluminium kan oppnå et overflatelag med høy hardhet og høy slitestyrke etter nitrering, men det herdede laget er også svært sprøtt. Tvert imot har kromholdig lavlegert stål lavere hardhet, men det herdede laget er tøffere, og overflaten har også betydelig slitestyrke og bjelkemotstand. Derfor, når du velger materialer, bør du være oppmerksom på egenskapene til materialene og utnytte fordelene deres fullt ut for å oppfylle funksjonene til delene. Når det gjelder verktøystål som H11 (SKD61) D2 (SKD-11), har de høy overflatehardhet og høy kjernestyrke.
Effekt
Øk slitestyrken, overflatehardheten, utmattelsesgrensen og korrosjonsbestandigheten til ståldeler.
Teknisk prosess
Overflaterensing av deler før nitrering
De fleste deler kan nitreres umiddelbart etter avfetting ved gassavfetting. Noen deler må også rengjøres med bensin, men hvis den endelige bearbeidingsmetoden før nitrering bruker polering, sliping, polering, etc., kan det produsere et overflatelag som hindrer nitrering, noe som resulterer i ujevn eller ujevn nitrering etter nitrering.
Defekter som bøyning oppstod. På dette tidspunktet bør en av følgende to metoder brukes for å fjerne overflatelaget. Den første metoden bruker først gass for å fjerne olje før nitrering. Bruk deretter aluminapulver til å sandblåse overflaten (slipende rengjøring). Den andre metoden er å påføre fosfatbelegg på overflaten.
Avtrekksluft fra nitreringsovn
Plasser de bearbeidede delene i nitreringsovnen og forsegl ovnsdekselet for å varmes opp, men før oppvarming til 150 grader, må ovnen være tom. Hovedfunksjonen til ovnen er å forhindre at eksplosiv gass kommer i kontakt med luft når ammoniakk dekomponeres, og å forhindre oksidasjon av overflaten til den behandlede gjenstanden og støtten.
Gassen som brukes er ammoniakk og nitrogen. Det viktigste for å fjerne luften i ovnen er som følger:
①Etter at delene som skal behandles er installert, forsegles ovnsdekselet, og vannfri ammoniakkgass startes, og strømningshastigheten er så høy som mulig.
②Still den automatiske temperaturkontrollen til varmeovnen til 150 grader og start oppvarmingen (merk at ovnstemperaturen ikke kan være høyere enn 150 grader).
③Når luften i ovnen fjernes til mindre enn 10 prosent, eller eksosgassen inneholder mer enn 90 prosent NH3, økes ovnstemperaturen til nitreringstemperaturen.
Ammoniakknedbrytningshastighet
Nitrering utføres ved å bringe andre legeringselementer i kontakt med gryende nitrogen, men produksjonen av gryende nitrogen er at stålet i seg selv blir en katalysator når ammoniakkgass kommer i kontakt med det oppvarmede stålet for å fremme nedbrytningen av ammoniakk.
Selv om nitrering kan utføres under ammoniakk med forskjellige dekomponeringshastigheter, er dekomponeringshastigheten vanligvis 15-30 prosent, og tykkelsen som kreves for nitrering opprettholdes i minst 4-10 timer, og behandlingstemperaturen holdes på ca. 520 grader.
Ro deg ned
De fleste industrielle nitreringsovner har varmevekslere for raskt å avkjøle varmeovnen og de bearbeidede delene etter at nitreringsarbeidet er fullført. Det vil si at etter at nitreringen er fullført, slås varmeeffekten av for å redusere ovnstemperaturen med ca. 50 grader, og deretter dobles ammoniakkstrømmen og varmeveksleren startes.
På dette tidspunktet, vær oppmerksom på å observere om det er bobler som renner over i glassflasken koblet til eksosrøret for å bekrefte det positive trykket i ovnen. Etter at ammoniakkgassen som føres inn i ovnen blir stabil, kan strømningshastigheten av ammoniakk reduseres inntil det positive trykket i ovnen opprettholdes.
Når ovnstemperaturen faller under 150 grader, kan ovnsdekselet åpnes etter innføring av luft eller nitrogen ved å bruke metoden for å fjerne gassen i ovnen som beskrevet ovenfor.
Gassnitrering
Gassnitrering ble publisert av tyske AF ry i 1923. Arbeidsstykket ble plassert i en ovn, og NH3-gass ble direkte matet inn i nitreringsovnen ved 500-550 grader og holdt i 20-100 timer for å dekomponere NH3-gassen inn i en atomtilstand.
Nitreringsbehandling med (N) gass og (H) gass er hovedformålet med å produsere et slitebestandig og korrosjonsbestandig sammensatt lag på overflaten av stålet. Tykkelsen er omtrent 0.02-0.02m/m, og dens natur er ekstremt hard Hv 1000 ~1200, og ekstremt sprø. Nedbrytningshastigheten til NH3 varierer avhengig av strømningshastighet og temperatur.
Jo større strømningshastighet, jo lavere nedbrytningshastighet, jo mindre strømningshastighet, jo høyere nedbrytningshastighet, og jo høyere temperatur, jo høyere nedbrytningshastighet. Jo lavere temperatur, desto lavere nedbrytningshastighet. NH3-gass gjennomgår termisk dekomponering ved 570 grader som følger:
NH3 →〔N〕Fe pluss 3/2 H2
Det dekomponerte N diffunderer deretter inn i overflaten av stålet for å dannes. Fase Fe2-3N gassnitrering, den generelle ulempen er at det herdede laget er tynt og nitreringstiden er lang.
Gassnitrering har lav effektivitet på grunn av dekomponeringen av NH3 for nitrering, så det er generelt festet til å velge stål som er egnet for nitrering, for eksempel inneholdende Al, Cr, Mo og andre nitreringselementer, ellers vil nitrering ikke være mulig.
Vanligvis brukes JIS og SACM1. De nye JIS, SACM645 og SKD61 kalles også quenching og tempering med forsterkende og seiggjørende behandling. Fordi Al, Cr, Mo, etc. alle er elementer som øker transformasjonspunkttemperaturen, er bråkjølingstemperaturen høyere, og anløpstemperaturen er også høyere enn for vanlige strukturelle legeringsstål. Tempereringssprøhet oppstår under langvarig oppvarming ved nitreringstemperaturen, så bråkjølings- og tempereringsbehandlingen påføres på forhånd.
NH3-gassnitrering, fordi overflaten er grov, hard og sprø på grunn av lang tid, er den ikke lett å slipe, og den lange tiden er ikke økonomisk. Den brukes til nitrering av materøret og skruestangen til plastsprøytestøpemaskinen.
Flytende nitrering
Hovedforskjellen med flytende nitrokarburering er at det er Fe3Nε-fase i det nitrerte laget, Fe4Nr-fasen eksisterer, men ikke Fe2Nξ-fasenitrid. ξ-faseforbindelsen er hard og sprø i nitreringsprosessen, som har dårlig seighet, og flytende nitrokarburering. Metoden er å fjerne rust, avfette, forvarme arbeidsstykket og legge det i en nitreringsdigel.
Digelen er laget av TF-1 som hovedsalt, og den varmes opp til 560-600 grader i flere minutter til flere timer. , Nitreringslagets dybde bestemmes i henhold til størrelsen på den ytre belastningen på arbeidsstykket. Under behandlingen må et luftrør settes inn i bunnen av digelen for å dekomponere en viss mengde luftnitreringsmiddel til CN eller CNO, som vil trenge inn og diffundere til arbeidsflaten, slik at den ytterste forbindelsen av overflaten til arbeidsstykket er 8-9 vektprosent av N og en liten mengde C og diffusjonslaget.
Nitrogenatomer diffunderer inn i -Fe-basen for å gjøre stålet mer tretthetsbestandig. I løpet av nitreringsperioden, på grunn av nedbrytningen og forbruket av CNO, er det derfor nødvendig å kontinuerlig teste sammensetningen av saltet i løpet av 6-8 timers behandling for å justere luftvolumet eller tilsette nytt salt.
Materialet som brukes til flytende myk nitreringsbehandling er jernmetall. Overflatehardheten etter nitrering er høyere hvis overflatehardheten inneholder Al, Cr, Mo, Ti, og jo mer gullinnhold, jo grunnere er nitreringsdybden, for eksempel karbonstål Hv 350 -650, rustfritt stål Hv {{1} }, nitrert stål Hv 800-1100.
Flytende nitrokarburering er egnet for slitasjebestandige og tretthetsbestandige bildeler, symaskiner, kameraer, etc., slik som sylinderforingsbehandling, ventilbehandling, stempelbeholderbehandling og ikke-deformerbare former. Land som bruker flytende nitrokarburering inkluderer vesteuropeiske land, USA, Sovjetunionen og Japan.
Ionenitrering
Denne metoden er å plassere et arbeidsstykke i en nitreringsovn, støvsuge ovnen til 10-2-10-3 Torr (㎜Hg) på forhånd, deretter introdusere N2-gass eller N2 pluss H2-blandet gass, og justere ovnen for å nå {{4} } Torr, koble ovnskroppen til anoden, arbeidsstykket til katoden, og påfør hundrevis av volt likespenning mellom de to polene.
På dette tidspunktet vil N2-gassen i ovnen bli lyst ut til positive ioner og bevege seg til arbeidsflaten. Spenningen synker kraftig, noe som får de positive ionene til å skynde seg til overflaten av katoden med høy hastighet, og transformere kinetisk energi til gassenergi, slik at overflatetemperaturen til arbeidsstykket kan stige, på grunn av virkningen av nitrogenioner, overflaten av arbeidsstykket sprutes med Fe.CO og andre elementer for å kombineres med nitrogenioner. FeN, som et resultat, adsorberes jernnitrid gradvis på arbeidsstykket for å produsere nitrering.
Ione-nitrering bruker i utgangspunktet nitrogen, men hvis hydrokarbongass tilsettes, kan den brukes til ion-myk nitrering, men det kalles generelt ion-nitrogen Kjemisk behandling, nitrogenkonsentrasjonen på overflaten av arbeidsstykket kan justeres ved å endre partialtrykkforholdet av den blandede gassen (N2 pluss H2) fylt i ovnen.
Ved ren ionitrering inneholder en enfaset r′ (Fe4N) struktur på arbeidsflaten N-innhold. Ved 5,7 til 6,1 vektprosent er tykkelsen på laget innenfor 10μm. Sammensatte laget er sterkt og ikke porøst, og det er ikke lett å falle av. Fordi jernnitridet hele tiden absorberes av arbeidsstykket og diffunderer inn i det indre, er strukturen fra overflaten til det indre FeN → Fe2N → Fe3N→ Fe4N endringer i rekkefølge, den enfasede ε (Fe3N) inneholder 5.{{13 }},0 vektprosent av N, og enkeltfase ξ (Fe2N) inneholder 11.0-11,35 vektprosent.
Ionenitreringen genererer først r-fasen og tilsetter deretter. Ved hydrogenkarbid, det sammensatte laget og diffusjonslaget som går over i epsilonfasen, bidrar økningen i diffusjonslaget mye til økningen i utmattingsstyrken. Eroderbarheten er best i ε fase.
Graden av ionenitreringsbehandling kan starte fra 350 grader. Behandlingstiden kan være flere minutter eller til og med lang tid med tanke på materialet og dets tilhørende mekaniske egenskaper. Denne metoden er den samme som den forrige nitreringsbehandlingen ved bruk av termisk dekomponeringsmetode. Metoden er annerledes. Fordi denne metoden bruker høy ioneenergi, kan materialer som rustfritt stål, titan, kobolt, etc., som tidligere ble ansett som vanskelige å behandle, også enkelt behandles med utmerket overflateherding.
Har du noen spesifikke spørsmål omMaskineringstjenester? Kontakt Yogie!Våre salgsingeniører vil samarbeide med deg fra start til slutt for å sikre at prosjektet ditt blir fullført til dine krav.
Også,Yogieer en profesjonell produsent forGruveutstyr, CNC verktøymaskiner, ogMaskindeleri over 20 år.
