Prednosti i nedostaci vakuumske peći za nitriranje i obične peći za nitriranje

1, Metode za postizanje nitriranja
1. Nitriranje plina
Plinsko nitriranje uključuje stavljanje obratka u zatvoreni prostor, uvođenje plinovitog amonijaka i zagrijavanje do 500-580 stupnjeva nekoliko sati do desetaka sati. Reakcija razgradnje plina amonijaka iznad 400 stupnjeva dogodit će se na sljedeći način: 2NH3 - → 3H2 plus 2 [N], što rezultira velikim brojem aktivnih atoma dušika u peći. Aktivne atome dušika [N] apsorbira čelična površina i difundira unutra, tvoreći sloj nitrida.
Temperatura nitriranja za poboljšanje tvrdoće i otpornosti na trošenje obično je 500 do 520 stupnjeva. Vrijeme zadržavanja ovisi o potrebnoj debljini nitriranog sloja i općenito se računa na 0,01 mm/h. Stoga je vrijeme potrebno za postizanje debljine od 0.25-0.65mm oko 20-60h. Povećanje temperature nitriranja može ubrzati proces nitriranja, ali će uzrokovati nakupljanje i grubljenje nitrida, čime se smanjuje tvrdoća površinskog sloja dijela.
Za nitriranje radi poboljšanja tvrdoće i otpornosti na trošenje, tijekom nitriranja potrebno je koristiti legirane čelike koji sadrže elemente kao što su Mo, A i V, kao što su 38CrMoAlA, 38CrMoAA itd. Nakon nitriranja, ovi čelici sadrže različite legirane nitride u nitriranom sloju, kao što su AlN, CrN, MoN, VN, itd. Ovi nitridi imaju visoku tvrdoću i stabilnost, te su jednoliko raspršeni u čeliku, zbog čega nitrirani sloj čelika ima visoka tvrdoća i otpornost na habanje. Cr također može poboljšati kaljivost čelika, tako da veliki dijelovi mogu dobiti ujednačena mehanička svojstva tijekom kaljenja i popuštanja prije nitriranja. Mo također može pročistiti zrna i smanjiti drugu vrstu krtosti čelika. Ako se obični ugljični čelik koristi za stvaranje čistog željeznog nitrida u nitriranom sloju, kada se zagrije na višu temperaturu, lako se razgrađuje, nakuplja i grublje, i ne može postići visoku tvrdoću i visoku otpornost na trošenje.
Temperatura nitriranja otpornog na koroziju općenito je između 600 i 700 stupnjeva, stopa razgradnje je otprilike u rasponu od 40 do 70 posto, vrijeme zadržavanja je u rasponu od 15 minuta do 4 sata, a dubina općenito ne prelazi 0,05 m. Za čelike za nitriranje otporne na koroziju može se primijeniti bilo koja klasa čelika i mogu se postići dobri rezultati.
2. Ionska nitracija
Ionsko nitriranje, također poznato kao nitriranje sjajnim ionima, proces je toplinske obrade koji ima prednosti kratkih proizvodnih ciklusa, visoke površinske tvrdoće dijelova i mogućnosti kontrole krtosti nitriranog sloja. Stoga je posljednjih godina domaći razvoj bio brz, a opseg uporabe vrlo širok.
Osnovni princip nitriranja tinjajućim ionima:
Sjajno ionsko nitriranje je postupak stavljanja dijelova u vakuumsku komoru za ionsko nitriranje. Nitrirani dijelovi spojeni su na katodu (negativnu elektrodu) visokonaponskog istosmjernog napajanja, a plašt peći spojen je na anodu (pozitivnu elektrodu) visokonaponskog istosmjernog napajanja. Kada se amonijak puni u vakuumsku posudu, ali tlak u posudi ostaje između 200-1000PA. Kada se između katode i anode primijeni istosmjerni napon od 800-1000V, plin amonijak će biti ioniziran. Nakon ionizacije, proizvodnja pozitivno nabijenih kationa dušika [N plus ] i negativno nabijenih aniona [N -] formira područje plazme. U zoni plazme, pozitivni ioni dušika brzo hrle prema katodi pod ubrzanjem električnog polja visokog napona, bombardirajući površinu dijelova koji se nitriraju, pretvarajući kinetičku energiju u toplinsku energiju. Također, kada se ioni dušika pretvaraju u atome dušika, oni emitiraju veliku količinu toplinske energije i emitiraju jarko ljubičasto svjetlo. Osim toga, kada napon padne u blizini obratka, oni također stvaraju toplinu, koja zagrijava dijelove do potrebne temperature nitriranja.
Na ovoj temperaturi ioni dušika kemijski reagiraju s metalnom površinom dijela, a atomi dušika prodiru u površinu dijela i difundiraju u unutrašnjost, tvoreći sloj nitrida.
Karakteristike nitriranja tinjajućim ionima:
(1) Brzina zagrijavanja površine je velika, što može skratiti vrijeme grijanja i hlađenja na 1/10 do 1/12. Osim toga, ostali dijelovi su u stanju niske temperature (oko 100 stupnjeva), osim grijanja površine za obradu, što ne samo da štedi snagu grijanja, već i smanjuje deformaciju dijelova.
(2) Proces difuzije je brz. Pod djelovanjem električnog polja visokog napona, budući da je brzina kretanja atoma nitriranja mnogo puta veća od brzine nitriranja plinom, brzina infiltracije je veća i općenito traje samo 3-10 sati.
(3) Nitrirani sloj ima dobru žilavost, visoku otpornost na zamor i visoku otpornost na habanje, a nitrirani sloj je krt i bijel ε Faza (Fe2N) kontrolira se u rasponu od 0 do 0. 2 mm, čime se eliminira proces brušenja nitriranih dijelova.
Tvrdoća površine je čak HV900 (HRC64), a dubina sloja nitriranja može se kontrolirati između 0.09-0.87 mm.
3. Tekuća nitracija
Tekuće nitriranje je relativno nov proces kemijske toplinske obrade, s temperaturom koja ne prelazi 570 stupnjeva i kratkim vremenom obrade od samo 1-3 sati; I nemojte koristiti poseban čelik. Ispitivanje pokazuje da je sposobnost protiv habanja 40Cr nakon tretmana tekućim nitriranjem 50 posto veća od one nakon općeg kaljenja i popuštanja; Otpornost na habanje lijevanog željeza nakon obrade tekućim nitriranjem još se više poboljšava. I ne samo to, praksa je dokazala da su dijelovi podvrgnuti obradi tekućim nitriranjem poboljšali svoju otpornost na zamor i otpornost na koroziju u različitim stupnjevima; Nakon obrade tekućim nitriranjem, životni vijek alata za rezanje brzoreznog čelika općenito se može povećati za 20-200 posto; Nakon tretmana tekućim nitriranjem, vijek trajanja kalupa za tlačni lijev 3Cr2W8V može se povećati za 3-5 puta. Tekući nitrirani površinski sloj je tvrd, ali nije krt, i ima određenu žilavost, koja nije sklona ljuštenju.
Međutim, tekuća nitracija također ima nedostatke: na primjer, debljina sloja spoja nitridnog željeza u njegovom nitriranom površinskom sloju je relativno tanka, samo 0.01-0.02 mm. Cijanidne soli se obično koriste kao sirovine za tekuću nitridaciju u inozemstvu, dok se netoksične sirovine koriste za tekuću nitridaciju u Kini. Formula za netoksičnu tekuću nitraciju u Kini je: urea 40 posto, natrijev karbonat 30 posto, kalijev klorid 20 posto i kalijev hidroksid 10 posto (talište miješane soli je oko 340 stupnjeva). Iako tekuća nitracija ima mnoge prednosti, zbog toksičnosti reakcija otapanja soli utječe na zdravlje operatera, a otpadnu sol nije lako tretirati. Zbog toga je uporaba sve više ograničena.
Analiza troškova različitih metoda nitriranja
1. Peć za plinsko nitriranje ima složenu strukturu, nešto višu cijenu i malo je teška za rukovanje. Međutim, kvaliteta nitriranja je dobra i može postići duboki sloj naugljičenja i visoku tvrdoću, ali zahtijeva dugo vremena, a količina korištenog plina amonijaka također je visoka
2. Zahtjevi procesa proizvodnje i proizvodnje peći za ionsko nitriranje su vrlo visoki, korišteni materijali su također vrlo izvrsni, a sadržaj tehnologije električne kontrole je vrlo visok