Zalety i wady pieca do azotowania próżniowego i zwykłego pieca do azotowania

1, Metody osiągania azotowania
1. Azotowanie gazowe
Azotowanie gazowe polega na umieszczeniu obrabianego przedmiotu w szczelnej przestrzeni, wprowadzeniu gazowego amoniaku i podgrzaniu go do 500-580 stopnia przez kilka do kilkudziesięciu godzin. Reakcja rozkładu gazowego amoniaku w temperaturze powyżej 400 stopni przebiega następująco: 2NH3 - → 3H2 plus 2 [N], co skutkuje dużą liczbą aktywnych atomów azotu w piecu. Aktywne atomy azotu [N] są absorbowane przez powierzchnię stali i rozpraszane do wewnątrz, tworząc warstwę azotku.
Temperatura azotowania w celu poprawy twardości i odporności na zużycie wynosi zwykle od 500 do 520 stopni. Czas przebywania zależy od wymaganej grubości warstwy azotowanej i jest ogólnie obliczany na 0,01 mm/h. Dlatego czas potrzebny do uzyskania grubości 0,25-0,65 mm wynosi około 20-60h. Podwyższenie temperatury azotowania może przyspieszyć proces azotowania, ale spowoduje gromadzenie się i gruboziarnistość azotku, zmniejszając w ten sposób twardość warstwy wierzchniej części.
Aby azotowanie mogło poprawić twardość i odporność na ścieranie, podczas azotowania należy stosować stale stopowe zawierające pierwiastki takie jak Mo, A i V, takie jak 38CrMoAlA, 38CrMoAA itp. Stale te po azotowaniu zawierają w warstwie azotowanej różne azotki stopowe, takie jak AlN, CrN, MoN, VN itp. Azotki te mają wysoką twardość i stabilność oraz są równomiernie rozproszone w stali, dzięki czemu warstwa azotowana stali ma wysoka twardość i odporność na zużycie. Cr może również poprawić hartowność stali, dzięki czemu duże części mogą uzyskać jednolite właściwości mechaniczne podczas hartowania i odpuszczania przed azotowaniem. Mo może również udoskonalić ziarna i zmniejszyć drugi rodzaj kruchości odpuszczania stali. Jeśli zwykła stal węglowa jest używana do tworzenia czystego azotku żelaza w warstwie azotowanej, po podgrzaniu do wyższej temperatury łatwo ulega rozkładowi, agregacji i zgrubieniu i nie może uzyskać wysokiej twardości i wysokiej odporności na zużycie.
Temperatura azotowania odpornego na korozję wynosi na ogół od 600 do 700 stopni, szybkość rozkładu mieści się w przybliżeniu w zakresie od 40 do 70 procent, czas przebywania wynosi od 15 minut do 4 godzin, a głębokość na ogół nie przekraczać 0,05 m. W przypadku stali odpornych na korozję do azotowania można zastosować dowolny gatunek stali i uzyskać dobre wyniki.
2. Azotowanie jonowe
Azotowanie jonowe, znane również jako azotowanie jonów jarzeniowych, jest procesem obróbki cieplnej, którego zaletą są krótkie cykle produkcyjne, wysoka twardość powierzchni części oraz możliwość kontrolowania kruchości warstwy azotowanej. Dlatego w ostatnich latach rozwój krajowy był szybki, a zakres zastosowania jest bardzo szeroki.
Podstawowa zasada azotowania jonów jarzeniowych:
Azotowanie jonowe z żarzeniem to proces umieszczania części w komorze próżniowej w celu azotowania jonowego. Części azotowane są podłączone do katody (elektrody ujemnej) zasilacza prądu stałego wysokiego napięcia, a powłoka pieca jest podłączona do anody (elektrody dodatniej) zasilacza prądu stałego wysokiego napięcia. Kiedy amoniak jest ładowany do pojemnika próżniowego, ale ciśnienie w pojemniku pozostaje pomiędzy 200-1000PA. Kiedy napięcie stałe 800-1000V zostanie przyłożone między katodą a anodą, gazowy amoniak ulegnie jonizacji. Po jonizacji Produkcja dodatnio naładowanych kationów azotu [N plus ] i ujemnie naładowanych anionów [N -] tworzy obszar plazmy. W strefie plazmy dodatnie jony azotu szybko pędzą w kierunku katody pod wpływem przyspieszenia pola elektrycznego o wysokim napięciu, bombardując powierzchnię części przeznaczonych do azotowania, przekształcając energię kinetyczną w energię cieplną. Ponadto, gdy jony azotu są przekształcane w atomy azotu, emitują dużą ilość energii cieplnej i emitują jasne fioletowe światło. Ponadto, gdy napięcie spada w pobliżu przedmiotu obrabianego, wytwarzają również ciepło, które nagrzewa części do wymaganej temperatury azotowania.
W tej temperaturze jony azotu reagują chemicznie z metalową powierzchnią części, a atomy azotu wnikają w powierzchnię części i dyfundują do wnętrza, tworząc warstwę azotku.
Charakterystyka azotowania jarzeniowego:
(1) Szybkość nagrzewania powierzchni jest duża, co może skrócić czas nagrzewania i chłodzenia do 1/10 do 1/12. Ponadto pozostałe części są w stanie niskiej temperatury (około 100 stopni), z wyjątkiem ogrzewania powierzchni obróbki, co nie tylko oszczędza energię grzewczą, ale także zmniejsza deformację części.
(2) Proces dyfuzji jest szybki. Pod działaniem pola elektrycznego o wysokim napięciu, ponieważ prędkość ruchu atomów azotujących jest wielokrotnie większa niż w przypadku azotowania gazowego, prędkość infiltracji jest większa i generalnie zajmuje tylko 3-10 godzin.
(3) Warstwa azotowana ma dobrą ciągliwość, wysoką odporność na zmęczenie i wysoką odporność na zużycie, a warstwa azotowana jest krucha i biała ε Faza (Fe2N) jest kontrolowana w zakresie od 0 do 0. 2 mm, eliminując w ten sposób proces szlifowania części azotowanych.
Twardość powierzchni sięga HV900 (HRC64), a głębokość warstwy azotowania można regulować w zakresie od 0,09-0,87 mm.
3. Azotowanie ciekłe
Ciekłe azotowanie to stosunkowo nowy proces chemicznej obróbki cieplnej, o temperaturze nieprzekraczającej 570 stopni i krótkim czasie obróbki wynoszącym zaledwie 1-3 godzin; I nie używaj specjalnej stali. Test pokazuje, że zdolność przeciwzużyciowa 40Cr po obróbce ciekłym azotowaniem jest o 50 procent wyższa niż po ogólnym hartowaniu i odpuszczaniu; Odporność na zużycie żeliwa po obróbce ciekłym azotowaniem jest jeszcze lepsza. Co więcej, praktyka dowiodła, że ​​części poddane procesowi ciekłego azotowania poprawiły w różnym stopniu swoją odporność na zmęczenie i korozję; Po obróbce ciekłym azotowaniem żywotność narzędzi skrawających ze stali szybkotnącej można ogólnie zwiększyć o 20-200 procent; Po obróbce ciekłym azotowaniem żywotność formy odlewniczej 3Cr2W8V można zwiększyć 3-5 razy. Warstwa powierzchniowa ciekłego azotu jest twarda, ale nie krucha i ma pewną wytrzymałość, która nie jest podatna na łuszczenie.
Azotowanie ciekłe ma jednak również wady: na przykład grubość warstwy azotku żelaza w jego azotowanej warstwie powierzchniowej jest stosunkowo cienka i wynosi tylko 0,01-0,02 mm. Sole cyjankowe są powszechnie stosowane jako surowce do ciekłego azotowania za granicą, podczas gdy nietoksyczne surowce są wykorzystywane do ciekłego azotowania w Chinach. Formuła nietoksycznego ciekłego azotowania w Chinach to: mocznik 40 procent, węglan sodu 30 procent, chlorek potasu 20 procent i wodorotlenek potasu 10 procent (temperatura topnienia mieszanej soli wynosi około 340 stopni). Chociaż ciekłe azotowanie ma wiele zalet, to ze względu na toksyczność reakcji rozpuszczania soli ma wpływ na zdrowie operatorów, a sól odpadowa nie jest łatwa do utylizacji. W rezultacie użycie jest coraz bardziej ograniczone.
Analiza kosztów różnych metod azotowania
1. Piec do azotowania gazowego ma złożoną konstrukcję, nieco wyższą cenę i jest nieco trudny w obsłudze. Jednak jakość azotowania jest dobra i może osiągnąć głęboką warstwę nawęglania i wysoką twardość, ale wymaga to długiego czasu, a ilość użytego gazowego amoniaku jest również wysoka
2. Wymagania procesu produkcyjnego i produkcyjnego pieca do azotowania jonowego są bardzo wysokie, użyte materiały są również bardzo wykwintne, a zawartość technologii sterowania elektrycznego jest bardzo wysoka