Nitreringsbehandling
Nitrerade kugghjul
Nitreringsbehandling avser en kemisk värmebehandlingsprocess där kväveatomer infiltrerar arbetsstyckets yta i ett visst medium vid en viss temperatur. Nitrerade produkter har utmärkt slitstyrka, utmattningsbeständighet, korrosionsbeständighet och hög temperaturbeständighet.
Här tar vi en titt på Netrex video, Netrex förklarar väldigt bra vad nitrering är.
Introduktion till nitreringsbehandling
Aluminium-, krom-, vanadin- och molybdenelementen i traditionella legerade stålmaterial är mycket användbara för nitrering. När dessa grundämnen kommer i kontakt med de begynnande kväveatomerna vid nitreringstemperaturen bildas stabila nitrider.
I synnerhet fungerar molybdenelementet inte bara som ett element för att generera nitrider utan fungerar också som en minskning av sprödhet som uppstår vid nitreringstemperaturen. Grundämnena i andra legerade stål, såsom nickel, koppar, kisel, mangan, etc., bidrar inte mycket till nitreringsegenskaperna.
Generellt sett gäller att om stålet innehåller ett eller flera nitridbildande element är effekten efter nitrering relativt god. Bland dem är aluminium det starkaste nitridelementet, och nitrering med 0.85 till 1,5 procent aluminium ger bäst resultat.
När det gäller kromhaltigt kromstål kan om det finns tillräckligt med innehåll även goda resultat erhållas. Men det finns ingen legering som innehåller kolstål eftersom det nitrerade skiktet är mycket skört och lätt att skala av, så det är inte lämpligt för nitrering av stål.
Det finns sex vanliga nitreringsstål enligt följande:
(1) Låglegerat stål som innehåller aluminium (standard nitrerat stål)
(2) SAE 4100, 4300, 5100, 6100, 8600, 8700, 9800 serier av medelkolhaltigt låglegerat stål som innehåller krom.
(3) Varmbearbetningsstål (innehåller cirka 5 procent krom) SAE H11 (SKD-61) H12, H13
(4) Ferritiskt och martensitiskt rostfritt stål SAE 400-serien
(5) Austenitiskt rostfritt stål SAE 300-serien
(6) Nederbördshärdande rostfritt stål 17-4PH, 17-7PH, A-286 osv.
Standardnitrerat stål innehållande aluminium kan få ett ytskikt med hög hårdhet och hög slitstyrka efter nitrering, men det härdade skiktet är också mycket skört. Tvärtom har kromhaltigt låglegerat stål lägre hårdhet, men det härdade skiktet är segare, och dess yta har också avsevärd slitstyrka och balkmotstånd. Därför, när du väljer material, bör du vara uppmärksam på materialens egenskaper och utnyttja deras fördelar fullt ut för att uppfylla delarnas funktioner. När det gäller verktygsstål som H11 (SKD61) D2 (SKD-11), har de hög ythårdhet och hög kärnhållfasthet.
Effekt
Öka slitstyrkan, ythårdheten, utmattningsgränsen och korrosionsbeständigheten hos ståldelar.
Teknisk process
Ytrengöring av delar före nitrering
De flesta delar kan nitreras direkt efter avfettning genom gasavfettning. Vissa delar behöver också rengöras med bensin, men om den slutliga bearbetningsmetoden före nitrering använder sig av polering, slipning, polering etc. kan det ge ett ytskikt som hindrar nitrering, vilket resulterar i ojämn eller ojämn nitrering efter nitrering.
Defekter som böjning uppstod. Vid denna tidpunkt bör en av följande två metoder användas för att ta bort ytskiktet. Den första metoden använder först gas för att avlägsna olja innan nitrering. Använd sedan aluminiumoxidpulver för att sandblästra ytan (slipande rengöring). Den andra metoden är att applicera fosfatbeläggning på ytan.
Frånluft från nitreringsugnen
Placera de bearbetade delarna i nitreringsugnen och försegla ugnslocket för att värmas upp, men innan uppvärmning till 150 grader måste ugnen vara slut. Ugnens huvudfunktion är att förhindra explosiv gas från att komma i kontakt med luft när ammoniak sönderdelas, och att förhindra oxidation av ytan på det bearbetade föremålet och stödet.
Gasen som används är ammoniak och kväve. Det väsentliga för att ta bort luften i ugnen är följande:
①Efter att de delar som ska bearbetas har installerats, förseglas ugnslocket och vattenfri ammoniakgas startas och flödeshastigheten är så hög som möjligt.
②Ställ in den automatiska temperaturkontrollen för värmeugnen till 150 grader och starta uppvärmningen (observera att ugnstemperaturen inte kan vara högre än 150 grader).
③När luften i ugnen avlägsnas till mindre än 10 procent, eller avgasen innehåller mer än 90 procent NH3, höjs ugnstemperaturen till nitreringstemperaturen.
Ammoniaknedbrytningshastighet
Nitrering utförs genom att andra legeringselement bringas i kontakt med begynnande kväve, men framställningen av begynnande kväve är att stålet i sig blir en katalysator när ammoniakgas kommer i kontakt med det uppvärmda stålet för att främja nedbrytningen av ammoniak.
Även om nitrering kan utföras under ammoniak med olika nedbrytningshastigheter är nedbrytningshastigheten i allmänhet 15-30 procent och tjockleken som krävs för nitrering bibehålls i minst 4-10 timmar, och behandlingstemperaturen hålls vid ca. 520 grader.
Kyla ner
De flesta industriella nitreringsugnar har värmeväxlare för att snabbt kyla värmeugnen och de bearbetade delarna efter att nitreringsarbetet är avslutat. Det vill säga, efter att nitreringen är avslutad, stängs värmeeffekten av för att sänka ugnstemperaturen med cirka 50 grader, och sedan fördubblas ammoniakflödet och värmeväxlaren startas.
Var uppmärksam vid denna tidpunkt för att observera om det finns bubblor som svämmar över i glasflaskan som är ansluten till avgasröret för att bekräfta övertrycket i ugnen. Efter att ammoniakgasen som införs i ugnen blivit stabil kan flödeshastigheten för ammoniak reduceras tills det positiva trycket i ugnen upprätthålls.
När ugnstemperaturen sjunker under 150 grader kan ugnslocket öppnas efter att luft eller kväve har införts med metoden för att avlägsna gasen i ugnen enligt beskrivningen ovan.
Gasnitrering
Gasnitrering publicerades av tyska AF ry 1923. Arbetsstycket placerades i en ugn och NH3-gas matades direkt in i nitreringsugnen vid 500-550 grad och hölls i 20-100 timmar för att bryta ner NH3-gasen till ett atomärt tillstånd.
Nitreringsbehandling med (N)-gas och (H)-gas är huvudsyftet med att producera ett slitstarkt och korrosionsbeständigt sammansatt skikt på stålets yta. Dess tjocklek är ungefär 0.02-0.02m/m, och dess natur är extremt hård Hv 1000 ~1200 och extremt skör. Nedbrytningshastigheten för NH3 varierar beroende på flödeshastighet och temperatur.
Ju större flödeshastighet, desto lägre sönderdelningshastighet, desto mindre flödeshastighet, desto högre sönderdelningshastighet, och ju högre temperatur, desto högre sönderdelningshastighet. Ju lägre temperatur, desto lägre nedbrytningshastighet. NH3-gas genomgår termisk nedbrytning vid 570 grader enligt följande:
NH3 →〔N〕Fe plus 3/2 H2
Det nedbrutna N diffunderar sedan in i stålets yta för att bildas. Fas Fe2-3N gasnitrering, den allmänna nackdelen är att det härdade lagret är tunt och nitreringstiden är lång.
Gasnitrering har låg effektivitet på grund av nedbrytningen av NH3 för nitrering, så det är i allmänhet fixerat att välja stål som är lämpliga för nitrering, såsom innehållande Al, Cr, Mo och andra nitreringselement, annars kommer nitrering inte att vara möjlig.
I allmänhet används JIS och SACM1. De nya JIS, SACM645 och SKD61 kallas även härdning och härdning med stärkande och segande behandling. Eftersom Al, Cr, Mo, etc. alla är element som ökar omvandlingspunktstemperaturen, är härdningstemperaturen högre, och anlöpningstemperaturen är också högre än den för vanliga konstruktionslegerade stål. Anlöpande sprödhet uppstår under långvarig upphettning vid nitreringstemperaturen, så härdnings- och anlöpningsbehandlingen tillämpas i förväg.
NH3-gasnitrering, eftersom ytan är grov, hård och spröd på grund av den långa tiden, är det inte lätt att slipa, och den långa tiden är inte ekonomisk. Den används för nitrering av matningsröret och skruvstången i plastformsprutningsmaskinen.
Flytande nitrering
Huvudskillnaden med flytande nitrokarburering är att det finns Fe3Nε-fas i det nitrerade skiktet, Fe4Nr-fasen finns men inte Fe2Nξ-fasnitrid. ξ-fasföreningen är hård och spröd i nitreringsprocessen, som har dålig seghet och flytande nitrokarburering. Metoden går ut på att avlägsna rost, avfetta, förvärma arbetsstycket och placera det i en nitreringsdegel.
Degeln är gjord av TF-1 som huvudsalt, och den värms upp till 560-600 grad i flera minuter till flera timmar. , Nitreringsskiktets djup bestäms enligt storleken på den yttre belastningen på arbetsstycket. Under bearbetningen måste ett luftrör sättas in i botten av degeln för att sönderdela en viss mängd luftnitreringsmedel till CN eller CNO, som kommer att penetrera och diffundera till arbetsytan, så att den yttersta sammansättningen av arbetsstyckets yta är 8-9 viktprocent N och en liten mängd C och diffusionsskiktet.
Kväveatomer diffunderar in i -Fe-basen för att göra stålet mer utmattningsbeständigt. Under nitreringsperioden, på grund av nedbrytningen och förbrukningen av CNO, är det därför nödvändigt att kontinuerligt testa saltets sammansättning under 6-8 timmars behandling för att justera luftvolymen eller tillsätta nytt salt.
Materialet som används för flytande mjuk nitrering är järnmetall. Ythårdheten efter nitrering är högre om ythårdheten innehåller Al, Cr, Mo, Ti, och ju mer guldhalt, desto grundare nitreringsdjup, t.ex. kolstål Hv 350 -650, rostfritt stål Hv {{1} }, nitrerat stål Hv 800-1100.
Flytande nitrokarburering är lämplig för slitstarka och utmattningsbeständiga bildelar, symaskiner, kameror, etc., såsom cylinderfoderbearbetning, ventilbearbetning, kolvcylinderbearbetning och icke-deformerbara formar. Länder som använder flytande nitrokarburering inkluderar västeuropeiska länder, USA, Sovjetunionen och Japan.
Jonnitrering
Denna metod är att placera ett arbetsstycke i en nitreringsugn, dammsuga ugnen till 10-2-10-3 Torr (㎜Hg) i förväg, sedan införa N2-gas eller N2 plus H2 blandad gas och justera ugnen för att nå {{4} } Torr, anslut ugnskroppen till anoden, arbetsstycket till katoden och applicera hundratals volt likspänning mellan de två polerna.
Vid denna tidpunkt kommer N2-gasen i ugnen att släppas ljust ut till positiva joner och flyttas till arbetsytan. Spänningen sjunker kraftigt, vilket gör att de positiva jonerna rusar till katodens yta med hög hastighet och omvandlar kinetisk energi till gasenergi, så att yttemperaturen på arbetsstycket kan stiga på grund av påverkan av kvävejoner, ytan av arbetsstycket stänks med Fe.CO och andra element för att kombineras med kvävejoner. FeN, som ett resultat, adsorberas järnnitrid gradvis på arbetsstycket för att producera nitrering.
Jonnitrering använder i princip kväve, men om kolvätegas tillsätts kan den användas för jonmjuknitrering, men det kallas i allmänhet jonkväve Kemisk behandling, kvävekoncentrationen på arbetsstyckets yta kan justeras genom att ändra partialtrycksförhållandet av den blandade gasen (N2 plus H2) som fylls i ugnen.
Vid ren jonitrering innehåller en enfas r′ (Fe4N) struktur på arbetsytan N-innehåll. Vid 5,7 till 6,1 viktprocent är skiktets tjocklek inom 10 μm. Det sammansatta lagret är starkt och inte poröst, och det är inte lätt att falla av. Eftersom järnnitriden ständigt absorberas av arbetsstycket och diffunderar in i det inre är strukturen från ytan till det inre FeN → Fe2N → Fe3N→ Fe4N ändras i sekvens, den enfasiga ε (Fe3N) innehåller 5.{{13 }},0 viktprocent N, och enfas ξ (Fe2N) innehåller 11.0-11,35 viktprocent.
Jonnitreringen genererar först r-fasen och adderar sedan. Vid vätekarbid, föreningsskiktet och diffusionsskiktet som övergår i epsilonfasen, bidrar ökningen av diffusionsskiktet mycket till ökningen av utmattningshållfastheten. Eroderbarheten är bäst i ε-fasen.
Graden av jonnitreringsbehandling kan börja från 350 grader. Behandlingstiden kan vara flera minuter eller till och med lång tid med tanke på materialet och dess relaterade mekaniska egenskaper. Denna metod är densamma som den tidigare nitreringsbehandlingen med termisk nedbrytningsmetod. Metoden är annorlunda. Eftersom denna metod använder hög jonenergi kan material som rostfritt stål, titan, kobolt etc., som tidigare ansågs vara svårbehandlade, också enkelt behandlas med utmärkt ythärdning.
Har du några specifika frågor omMaskinbearbetningstjänster? Kontakta Yogie!Våra försäljningsingenjörer kommer att arbeta med dig från början till slut för att säkerställa att ditt projekt slutförs enligt dina krav.
Också,Yogieär en professionell tillverkare förGruvutrustning, CNC-verktygsmaskiner, ochMaskindelari över 20 år.
