Азотирование стали — насыщение поверхности стальных деталей азотом для повышения твердости, износоустойчивости и коррозионной стойкости. Так же при качественном процессе ионно-плазменного азотирования шлифованные поверхности приобретают лучшие триботехнические свойства — то есть уменьшается коэффициент трения.
Общие сведения При азотировании образуются ионы азота, которые поглощаются поверхностью стальных деталей с образованием твердого раствора азота в матрице металла, нитридов железа и нитридов легирующих элементов
Различается низкотемпературное (500—590 °C) азотирование, при котором железо остаётся в α-фазе, и высокотемпературное (выше 590 °C) азотирование, приводящее к эвтектоидному превращению в системе «железо-азот». Для сталей, как правило, используется низкотемпературное азотирование в диапазоне температур 500—540 °C. Высокотемпературное азотирование используется для упрочнения поверхности жаропрочных сталей и для повышения коррозионной стойкости обычных сталей.
Основные типы азотирования
Газовое азотирование Исторически возникшая первой технология. Создана в России в начале XX века Н. П. Чижевским.
Деталь размещается в печи, объём которой наполняется газообразным аммиаком, либо смесью аммиака с азотом или углеродсодержащими газами. При нагреве аммиак разлагается с выделением атомарного азота, который при высокой температуре путём диффузии проникает в поверхностный слой стали и соединяясь с атомами железа образует корку твёрдых нитридов.
Ионно-плазменное азотирование Исторически более поздняя технология. Внедрялась в промышленность с 1990-х годов.
Деталь размещается в камере, в которой создается технический вакуум, а затем в объем камеры вводятся нужные газы: азот, аргон, водород и другие. Далее в камере вакуумного реактора путем подачи высокого электрического напряжения создается коронный тлеющий разряд. Катодом служит сама обрабатываемая деталь. Именно сила электрического разряда приводит к усиленной диффузии атомов азота в поверхность обрабатываемой детали. Процесс идет заметно быстрее, чем при газовом азотировании и при пониженных температурах: примерно 500—550 °C.
Сравнение технологий азотирования В последние два десятилетия количество установок ионно-плазменного азотирования заметно увеличивается. Это обусловлено тем, что в них не применяется аммиак и процесс азотирования идет при сниженных температурах. Понижение температуры процесса позволяет избежать появления в детали температурных напряжений с дальнейшим изменением геометрии деталей. Это дает возможность азотировать детали, которые механически уже обработаны в размер, без дальнейшей финишной обработки. Также отсутствие в установке ядовитого, дающего толчок к активной коррозии элементов самой установки и пожароопасного аммиака позволяет упростить и удешевить процесс азотирования деталей.
Примечания
Литература
Лахтин Ю. М., Коган Я. Д. Азотирование стали. Машиностроение, 1976 г. Фетисов Г. П. Материаловедение и технология металлов, 2001 Туманов А. Т. Конструкционные материалы Энциклопедия, 1965 Лахтин Ю. М. Материаловедение Учебник для высших технических учебных заведений, 1990 Иванова В. П., Аникина А. Д., Брюховец Д. Ф. Основные сведения об изготовлении машин, 1966 И. М. Пастух Теория и практика безводородного азотирования в тлеющем разряде, Харьков 2006 Лахтин Ю. М. Диффузионные основы процесса азотирования // МиТОМ. 1995. № 7. С.14-17. Беллер 3., Лерхс В., Шпис X., Зимдарс Н., Берг X. Регулируемый процесс азотирования // МиТОМ. 1987. № 1. С. 38-41. Б. В. Захаров. В. Н. Берсенева «Прогрессивные технологические процессы и оборудование при термической обработке металлов» М. «Высшая школа» 1988 г. Ионное азотирование сталей в тлеющем разряде низкого давления [Текст] : [монография] / К. Н. Рамазанов, Р. Д. Агзамов, В. В. Будилов и др. — Москва : Инновационное машиностроение, 2016. — 334 с.
Категория:Металлургические процессы и операции