Vakuuminės azotinimo krosnies ir įprastos azotinimo krosnies privalumai ir trūkumai

1, Nitridavimo būdai
1. Dujų nitridavimas
Dujų azotavimas apima ruošinio patalpinimą į sandarią erdvę, amoniako dujų įvedimą ir kaitinimą iki 500-580 laipsnių nuo kelių valandų iki dešimčių valandų. Amoniako dujų skilimo reakcija virš 400 laipsnių įvyks taip: 2NH3 - → 3H2 plius 2 [N], todėl krosnyje bus daug aktyvių azoto atomų. Aktyvieji azoto atomai [N] yra absorbuojami plieno paviršiuje ir išsklaidomi viduje, sudarydami nitrido sluoksnį.
Azotavimo temperatūra, skirta pagerinti kietumą ir atsparumą dilimui, paprastai yra nuo 500 iki 520 laipsnių. Išlikimo laikas priklauso nuo reikiamo azotuoto sluoksnio storio ir paprastai skaičiuojamas 0,01 mm/val. Todėl laikas, kurio reikia norint gauti 0.{5}}.65 mm storį, yra maždaug 20-60val. Padidinus nitridavimo temperatūrą, nitridavimo procesas gali paspartėti, tačiau dėl to nitridas kaupsis ir sutirštės, todėl sumažės detalės paviršiaus sluoksnio kietumas.
Kad azotavimas pagerintų kietumą ir atsparumą dilimui, azotavimo metu reikia naudoti legiruotą plieną, kuriame yra tokių elementų kaip Mo, A ir V, pvz., 38CrMoAlA, 38CrMoAA ir kt. Po nitridavimo šiuose plienuose nitriduotame sluoksnyje yra įvairių legiruotų nitridų, tokių kaip AlN, CrN, MoN, VN ir kt. Šie nitridai pasižymi dideliu kietumu ir stabilumu, yra tolygiai pasiskirstę pliene, todėl nitriduotas plieno sluoksnis turi didelis kietumas ir atsparumas dilimui. Cr taip pat gali pagerinti plieno grūdinimą, todėl didelės dalys gali įgyti vienodas mechanines savybes grūdinant ir grūdinant prieš azotavimą. Mo taip pat gali rafinuoti grūdus ir sumažinti antrojo tipo plieno trapumą. Jei grynam geležies nitridui nitriduotame sluoksnyje suformuoti naudojamas paprastas anglinis plienas, kaitinamas iki aukštesnės temperatūros, jis lengvai suyra, kaupiasi ir šiurkštėja, negali gauti didelio kietumo ir didelio atsparumo dilimui.
Korozijai atspari azotinimo temperatūra paprastai yra nuo 600 iki 700 laipsnių, skilimo greitis yra maždaug nuo 40 iki 70 procentų, buvimo laikas svyruoja nuo 15 minučių iki 4 valandų, o gylis paprastai nėra viršyti 0,05 m. Korozijai atspariems azotiniams plienams galima naudoti bet kokios rūšies plieną ir pasiekti gerų rezultatų.
2. Jonų nitridavimas
Jonų nitridavimas, dar žinomas kaip švytėjimo jonų nitridavimas, yra terminio apdorojimo procesas, kurio privalumai yra trumpi gamybos ciklai, didelis dalių paviršiaus kietumas ir galimybė kontroliuoti nitriduoto sluoksnio trapumą. Todėl pastaraisiais metais vidaus plėtra buvo sparti, o naudojimo sritis labai plati.
Pagrindinis švytėjimo jonų nitridavimo principas:
Švytėjimo jonų nitridavimas yra dalių patalpinimo į vakuuminę kamerą procesas, skirtas jonų azotavimui. Nitriduotos dalys yra prijungtos prie aukštos įtampos nuolatinės srovės maitinimo šaltinio katodo (neigiamo elektrodo), o krosnies apvalkalas yra prijungtas prie aukštos įtampos nuolatinės srovės maitinimo šaltinio anodo (teigiamojo elektrodo). Kai į vakuuminį indą įpilamas amoniakas, bet slėgis talpykloje išlieka tarp 200-1000PA. Kai tarp katodo ir anodo yra 800-1000V nuolatinė įtampa, amoniako dujos bus jonizuotos. Po jonizacijos teigiamai įkrautų azoto katijonų [N plius ] ir neigiamo krūvio anijonų [N -] gamyba sudaro plazmos sritį. Plazmos zonoje teigiami azoto jonai sparčiai veržiasi link katodo, veikiant aukštos įtampos elektriniam laukui, bombarduodami nitridinamų dalių paviršių, kinetinę energiją paversdami šilumos energija. Taip pat azoto jonus paverčiant azoto atomais, jie išskiria daug šilumos energijos ir skleidžia ryškiai violetinę šviesą. Be to, kai įtampa nukrenta šalia ruošinio, jie taip pat gamina šilumą, kuri įkaitina dalis iki reikiamos azotinimo temperatūros.
Esant tokiai temperatūrai, azoto jonai chemiškai reaguoja su detalės metaliniu paviršiumi, o azoto atomai prasiskverbia į detalės paviršių ir difunduoja į vidų, sudarydami nitrido sluoksnį.
Švytėjimo jonų nitridavimo charakteristikos:
(1) Paviršiaus kaitinimo greitis yra greitas, todėl šildymo ir aušinimo laikas gali sutrumpėti iki 1/10-1/12. Be to, likusios dalys yra žemos temperatūros (apie 100 laipsnių), išskyrus apdoroto paviršiaus kaitinimą, kuris ne tik taupo šildymo galią, bet ir sumažina dalių deformaciją.
(2) difuzijos procesas yra greitas. Veikiant aukštos įtampos elektriniam laukui, kadangi nitriduojančių atomų judėjimo greitis yra daug kartų didesnis nei dujų azotavimo, infiltracijos greitis yra didesnis ir paprastai trunka tik 3-10 valandas.
(3) Nitriduotas sluoksnis turi gerą kietumą, didelį atsparumą nuovargiui ir didelį atsparumą dilimui, o nitriduotas sluoksnis yra trapus ir baltas. ε Fazė (Fe2N) valdoma intervale nuo 0 iki 0. 2 mm, tokiu būdu pašalinant azotuotų dalių šlifavimo procesą.
Paviršiaus kietumas siekia HV900 (HRC64), o azotinio sluoksnio gylis gali būti reguliuojamas nuo 0.09-0.87 mm.
3. Skystas nitridavimas
Skystas azotavimas yra palyginti naujas cheminio terminio apdorojimo procesas, kurio temperatūra neviršija 570 laipsnių ir trumpas apdorojimo laikas – tik 1-3 val.; Ir nenaudokite specialaus plieno. Bandymas rodo, kad 40Cr atsparumas dilimui po apdorojimo skystu azotavimu yra 50 procentų didesnis nei po bendro gesinimo ir grūdinimo; Ketaus atsparumas dilimui po apdorojimo skystu azotavimu dar labiau pagerėja. Negana to, praktika įrodė, kad dalys, apdorotos skystu azotavimu, įvairiais laipsniais pagerino atsparumą nuovargiui ir atsparumą korozijai; Po apdorojimo skystu azotavimu greitaeigių plieno pjovimo įrankių tarnavimo laikas paprastai gali pailgėti 20-200 proc.; Po apdorojimo skystu azotavimu 3Cr2W8V liejimo formos tarnavimo laikas gali pailgėti 3-5 kartų. Skystas azotuotas paviršinis sluoksnis yra kietas, bet ne trapus ir turi tam tikrą kietumą, kuris nėra linkęs luptis.
Tačiau skystas nitridavimas turi ir trūkumų: pavyzdžiui, nitridinio geležies junginio sluoksnio storis jo paviršiniame nitriduotame sluoksnyje yra gana plonas, tik 0.01-0,02 mm. Cianido druskos dažniausiai naudojamos kaip žaliavos skystam nitridavimui užsienyje, o netoksiškos žaliavos buvo naudojamos skystam nitridavimui Kinijoje. Netoksiško skysčio nitridavimo Kinijoje formulė yra: karbamidas 40 procentų, natrio karbonatas 30 procentų, kalio chloridas 20 procentų ir kalio hidroksidas 10 procentų (mišrios druskos lydymosi temperatūra yra apie 340 laipsnių). Nors skystas nitridavimas turi daug privalumų, dėl druskos tirpimo reakcijų toksiškumo jis turi įtakos operatorių sveikatai, o druskos atliekas nėra lengva apdoroti. Dėl to naudojimas vis labiau ribojamas.
Įvairių azotinimo metodų kaštų analizė
1. Dujinė azotinimo krosnis yra sudėtingos struktūros, šiek tiek didesnė kaina ir yra šiek tiek sudėtinga eksploatuoti. Tačiau azotavimo kokybė yra gera ir gali pasiekti gilų angliavandenių sluoksnį ir didelį kietumą, tačiau tam reikia ilgo laiko, o naudojamas amoniako dujų kiekis taip pat yra didelis.
2. Jonų azotinimo krosnies gamybos ir gamybos proceso reikalavimai yra labai aukšti, naudojamos medžiagos taip pat yra labai išskirtinės, o elektrinio valdymo technologijos turinys yra labai didelis.