Rawatan nitriding merujuk kepada proses rawatan haba kimia di mana atom nitrogen menembusi ke dalam permukaan bahan kerja dalam medium tertentu pada suhu tertentu. Produk nitrided mempunyai rintangan haus yang sangat baik, rintangan keletihan, rintangan kakisan dan rintangan suhu tinggi.
Pengenalan kepada rawatan nitriding
Unsur-unsur aluminium, kromium, vanadium dan molibdenum dalam keluli aloi tradisional sangat membantu untuk nitriding. Unsur-unsur ini membentuk nitrida yang stabil apabila ia bersentuhan dengan atom nitrogen primitif pada suhu nitrida. Molibdenum, khususnya, bertindak bukan sahaja sebagai unsur pembentuk nitrida, tetapi juga sebagai pengurangan kerapuhan yang berlaku pada suhu nitrida. Unsur-unsur dalam keluli aloi lain, seperti nikel, tembaga, silikon, mangan, dan lain-lain, tidak banyak menyumbang kepada ciri-ciri nitriding. Secara umum, jika keluli mengandungi satu atau lebih unsur penjana nitrida, kesan selepas nitriding adalah lebih baik. Antaranya, aluminium ialah unsur nitrida terkuat, dan hasil nitrida yang mengandungi 0.85 ~ 1.5% aluminium adalah yang terbaik. Dalam kes kromium yang mengandungi keluli kromium, jika terdapat kandungan yang mencukupi, keputusan yang baik juga boleh diperolehi. Walau bagaimanapun, keluli karbon tanpa aloi tidak sesuai untuk keluli nitriding kerana lapisan nitriding yang dihasilkan olehnya sangat rapuh dan mudah terkelupas.
Terdapat enam jenis keluli nitriding yang biasa digunakan seperti berikut:
(1) Keluli aloi rendah yang mengandungi aluminium (keluli nitriding standard)
(2) Keluli aloi rendah karbon sederhana yang mengandungi unsur kromium siri SAE 4100,4300,5100,6100,8600,8700,9800.
(3) Keluli acuan kerja panas (mengandungi kira-kira 5% kromium) SAE H11 (SKD-61)H12, H13
(4) Keluli tahan karat feritik dan martensit siri SAE 400
(5) Keluli tahan karat Austenit siri SAE 300
(6) Keluli tahan karat pengerasan kerpasan 17-4PH, 17-7pH, A-286, dsb
Keluli nitriding standard yang mengandungi aluminium boleh memperoleh kekerasan yang tinggi dan permukaan tahan haus yang tinggi selepas nitriding, tetapi lapisannya yang mengeras juga sangat rapuh. Sebaliknya, keluli aloi rendah yang mengandungi kromium mempunyai kekerasan yang lebih rendah, tetapi lapisan kerasnya agak mulur, dan permukaannya juga mempunyai rintangan haus dan rintangan rasuk yang besar. Oleh itu, apabila memilih bahan, adalah wajar untuk memberi perhatian kepada ciri-ciri bahan dan menggunakan sepenuhnya kelebihannya untuk memenuhi fungsi bahagian. Keluli alat seperti H11(SKD61) dan D2(SKD-11) mempunyai kekerasan permukaan yang tinggi dan kesan kekuatan teras yang tinggi.
Tingkatkan rintangan haus, kekerasan permukaan, had keletihan, dan rintangan kakisan bahagian keluli.
Proses teknikal
• Pembersihan permukaan bahagian sebelum nitriding
Kebanyakan bahagian boleh dinitrida serta-merta selepas penyahgris gas. Sesetengah bahagian juga perlu dibersihkan dengan petrol, tetapi jika kaedah pemprosesan terakhir sebelum nitriding digunakan dalam menggilap, mengisar, menggilap, dll., ia mungkin menghasilkan lapisan permukaan yang menghalang nitriding, mengakibatkan lapisan nitriding tidak sekata atau kecacatan lenturan selepas nitriding. Pada masa ini, salah satu daripada dua kaedah berikut harus digunakan untuk mengeluarkan lapisan permukaan. Kaedah pertama ialah mengeluarkan minyak dengan gas sebelum nitriding. Permukaan kemudiannya dibersihkan secara kasar dengan serbuk oksida yang kasar. Kaedah kedua ialah merawat permukaan dengan salutan fosfat.
• Penyingkiran udara daripada relau nitriding
Bahagian yang dirawat diletakkan di dalam relau nitriding dan penutup relau boleh dipanaskan selepas pengedap, tetapi udara mesti dikeluarkan dari relau sebelum dipanaskan hingga 150 darjah C.
Fungsi utama relau ekzos adalah untuk mengelakkan gas letupan yang disebabkan oleh penguraian gas ammonia dan sentuhan dengan udara, dan untuk mengelakkan pengoksidaan permukaan bahan yang dirawat dan sokongan. Gas yang digunakan ialah ammonia dan nitrogen.
Peraturan untuk mengeluarkan udara dari relau adalah seperti berikut:
① Selepas bahagian yang diproses dipasang, penutup relau dimeteraikan, dan gas ammonia kontang dimulakan, dan kadar aliran adalah sebanyak mungkin.
② Tetapkan kawalan suhu automatik relau pemanasan pada 150 darjah dan mulakan pemanasan (perhatikan bahawa suhu relau tidak boleh lebih tinggi daripada 150 darjah ).
③ Apabila udara dalam relau dialihkan kepada kurang daripada 10%, atau gas yang dilepaskan mengandungi lebih daripada 90% NH3, suhu relau dinaikkan kepada suhu nitriding.
Kadar penguraian ammonia
Nitriding dijalankan dalam hubungan dengan unsur mengaloi lain dan nitrogen primer, tetapi pengeluaran nitrogen primer, iaitu, keluli itu sendiri menjadi pemangkin apabila ammonia bersentuhan dengan keluli pemanasan dan menggalakkan penguraian ammonia.
Walaupun nitriding boleh dilakukan di bawah pelbagai kadar penguraian ammonia, kadar penguraian 15 hingga 30% biasanya digunakan, ketebalan nitriding yang diperlukan dikekalkan selama sekurang-kurangnya 4 hingga 10 jam, dan suhu rawatan dikekalkan pada kira-kira 520 darjah C .
penyejukan
Kebanyakan relau nitriding industri mempunyai suis haba untuk menyejukkan relau dengan cepat dan memproses bahagian selepas nitriding selesai. Iaitu, selepas nitriding selesai, bekalan kuasa pemanasan dimatikan, suhu relau dikurangkan sebanyak kira-kira 50 darjah C, dan kemudian kadar aliran ammonia digandakan dan suis haba dibuka. Pada masa ini, adalah perlu untuk memerhatikan sama ada terdapat limpahan gelembung dalam botol kaca yang disambungkan ke paip ekzos untuk mengesahkan tekanan positif dalam relau. Selepas gas ammonia dimendapkan di dalam relau, aliran ammonia boleh dikurangkan sehingga tekanan positif dalam relau dikekalkan. Apabila suhu relau turun di bawah 150 darjah C, kaedah penyingkiran gas relau yang diterangkan di atas digunakan, dan penutup relau boleh dibuka selepas udara atau nitrogen diperkenalkan.
NH3 → [N] Fe + 3/2 H2
N yang terurai disebarkan ke dalam permukaan keluli untuk terbentuk. Nitriding gas Fasa2-3N, kelemahan umum lapisan pengerasan nipis dan masa rawatan nitriding yang panjang.
Nitriding gas disebabkan oleh penguraian NH3 untuk kecekapan nitriding adalah rendah, jadi secara amnya pemilihan tetap keluli yang sesuai untuk nitriding, seperti Al, Cr, Mo, dan unsur nitriding lain, jika tidak, nitriding tidak boleh dijalankan, menggunakan JIS, SACM1 JIS, SACM645 dan SKD61 baharu untuk mengukuhkan dan menguatkan rawatan, juga dikenali sebagai pembajaan Al, Cr, SKD61. Mo dan unsur-unsur lain meningkatkan suhu titik transformasi, jadi suhu pelindapkejutan adalah tinggi, dan suhu pembajaan lebih tinggi daripada keluli aloi struktur biasa, yang merupakan kerapuhan terbaja antara suhu nitrida untuk masa yang lama, jadi pembajaan dan rawatan mengeras digunakan terlebih dahulu. Nitriding gas NH3, kerana permukaannya kasar untuk masa yang lama, keras dan rapuh tidak mudah dikisar, dan masa yang lama tidak menjimatkan, digunakan untuk nitriding tiub suapan dan skru mesin pengacuan suntikan plastik.
Nitriding cecair
Perbezaan utama cecair nitriding lembut ialah terdapat fasa Fe3Nε dalam lapisan nitriding, fasa Fe4Nr wujud dan tidak mengandungi nitrida fasa Fe2Nξ, dan sebatian fasa ξ ialah nitrida keras dan rapuh yang lemah dalam keliatan dalam rawatan nitrida. Kaedah nitriding lembut cecair adalah untuk merawat bahan kerja, mula-mula keluarkan karat, nyahgris, pemanasan awal, dan kemudian letakkannya dalam pijar nitriding, yang merupakan agen garam utama TF-1. Ia dipanaskan hingga 560 ~ 600 darjah selama beberapa minit hingga beberapa jam, mengikut beban luaran bahan kerja, dan menentukan kedalaman lapisan nitriding, dalam rawatan, tiub udara mesti disalurkan ke bahagian bawah crucible untuk terurai menjadi CN atau CNO dengan sejumlah agen garam nitriding udara, meresap dan meresap ke permukaan kerja. Kompaun paling luar pada permukaan bahan kerja ialah 8 ~ 9%wt N dan sejumlah kecil lapisan C dan resapan, atom nitrogen meresap ke dalam asas -Fe untuk menjadikan keluli lebih tahan lesu, semasa tempoh nitriding akibat penguraian penggunaan CNO, jadi ia sentiasa diuji dalam 6 hingga 8 jam komposisi garam, untuk melaraskan jumlah udara atau menambah garam baru.
Bahan yang digunakan untuk rawatan nitriding lembut cecair adalah logam besi, dan kekerasan permukaan selepas nitriding lebih tinggi dengan unsur Al, Cr, Mo, dan Ti, dan semakin banyak kandungan emas, semakin cetek kedalaman nitriding, seperti keluli karbon Hv 350 ~ 650, keluli tahan karat Hv 1000 ~ 1200, keluli nitriding Hv 800 ~ 1100.
Nitriding lembut cecair sesuai untuk bahagian automotif yang tahan haus dan tahan lesu, mesin jahit, kamera, dsb., seperti rawatan pelapik silinder, rawatan injap, rawatan silinder omboh, dan acuan yang tidak mudah berubah bentuk.
Nitriding ion
Kaedah ini adalah untuk meletakkan bahan kerja dalam relau nitridasi, mengepam vakum dalam relau ke {{0}} ~ 10-3 Torr(㎜Hg) terlebih dahulu, dan kemudian memperkenalkan gas N2 atau N{ {3}} Campuran H2, laraskan relau kepada 1-10 Torr, sambungkan badan relau ke anod, bahan kerja ke katod dan hantar ratusan volt voltan DC antara dua kutub. Pada masa ini, gas N2 di dalam relau akan menghasilkan pelepasan cemerlang ke dalam ion positif, bergerak ke permukaan kerja, dan voltan katod akan turun mendadak dalam sekelip mata, supaya ion positif akan tergesa-gesa ke permukaan katod pada tahap yang tinggi. kelajuan, mengubah tenaga kinetik kepada tenaga gas, menjadikan suhu permukaan bahan kerja meningkat, dan permukaan bahan kerja akan memainkan Fe.CO selepas kesan ion nitrogen. Unsur-unsur tersebut terpercik keluar dan bergabung dengan ion nitrogen ke dalam FeN, dengan itu nitrida besi secara beransur-ansur terjerap pada bahan kerja dan menghasilkan nitriding, ion nitriding pada asasnya adalah penggunaan nitrogen, tetapi jika penambahan gas hidrogen karbida boleh digunakan untuk rawatan nitriding lembut ion. , tetapi secara amnya dirujuk sebagai rawatan nitriding ion, Kepekatan nitrogen pada permukaan bahan kerja boleh dilaraskan dengan menukar nisbah tekanan separa gas campuran (N2 + H2) yang diisi dalam relau. Semasa proses nitriding ion tulen, tisu r '(Fe4N) fasa tunggal yang mengandungi kandungan N ialah 5.7 ~ 6.1%wt pada permukaan kerja, dan lapisan tebal kurang daripada 10μm. Lapisan sebatian kuat tetapi tidak berliang dan tidak mudah jatuh. Oleh kerana nitrida besi secara berterusan diserap oleh bahan kerja dan meresap ke bahagian dalam, struktur dari permukaan ke bahagian dalam ialah FeN → Fe2N → Fe3N→ perubahan jujukan Fe4N, kandungan ε(Fe3N) N fasa tunggal dalam 5.7 ~ 11.0%wt, kandungan ξ(Fe2N) N fasa tunggal dalam 11.0 ~ 11.35%wt. Apabila nitridasi ion mula-mula menghasilkan fasa r dan kemudian siri hidrogen karbida ditambah, ia menjadi lapisan sebatian fasa ε dan lapisan resapan, kerana peningkatan lapisan resapan mempunyai banyak bantuan untuk meningkatkan kekuatan keletihan. Fasa ε adalah yang terbaik.
