Nitrurarea moale în cuptoarele de nitrurare: controlul procesului și calitatea stratului

De ce a fost dezvoltată nitrurarea moale

Nitrurarea cu gaz produce o suprafață extrem de dura, dar ciclul este lung și procesul este sensibil la calitatea oțelului: sunt necesare elemente de aliere care formează nitruri stabile, iar timpul de tratament se întinde pe zeci de ore. Pentru a scurta ciclul și a lărgi gama de oțeluri care pot fi tratate, au fost introduse două variante pe lângă nitrurarea convențională - nitrurarea moale și nitrurarea ionică. Nitrurarea moale este versiunea care se potrivește cuptoarelor de nitrurare convenționale și rămâne cea mai utilizată în producție.

Mecanismul de nitrocarburare

Nitrurarea moale este, în esență, nitrocarburarea-la temperatură scăzută, bazată pe procesul de nitrurare. În timp ce atomii de azot difuzează în oțel, o cantitate mică de carbon intră împreună cu ei. Rezultatul practic în comparație cu nitrurarea cu gaz simplu este o carcasă care este mai dura decât un strat pur nitrurat, dar mult mai puțin fragil, motiv pentru care procesul este descris ca fiind moale. Stratul nu este o acoperire; este format din metalul de bază, astfel încât aderența și stabilitatea dimensională sunt inerente.

Comparație cu nitrurarea moale gazoasă, lichidă și solidă

Nitrurarea moale cu gaz este procesul descris în majoritatea programelor de producție, deoarece atmosfera este reglabilă, piesele ies curate și același cuptor poate rula secvențe de nitrurare, nitrocarburare și post{0}}oxidare.

Atmosfera cuptorului și medii penetrante

Nitrurarea moale cu gaze este o copenetrare-la temperatură scăzută a-azotului și carbonului dintr-o atmosferă care transportă azot activ și atomi de carbon. Mediile uzuale sunt ureea, formamida, amoniacul și trietanolamina, toate acestea se descompun termic la temperatura de nitrocarburare. Produșii de descompunere furnizează azot activ și carbon, care sunt absorbiți la suprafața piesei de prelucrat și apoi se deplasează spre interior prin difuzie, formând un strat nitrocarburat care este predominant pe bază de azot-. Debitul atmosferic, rata de disociere și potențialul de carbon al amestecului de gaze sunt cele trei variabile care decid dacă stratul este solid sau funingine.

Temperatura, timpul și creșterea stratului

Temperatura de nitrurare moale a gazului este în mod normal menținută între 560 de grade și 570 de grade, deoarece duritatea stratului nitrurat atinge vârfurile în acea bandă îngustă; Mergând mai mari schimbă duritatea cu adâncime și crește riscul de distorsiune. Timpul de tratament este de obicei de două până la trei ore. Deoarece difuzia urmează o relație de-rădăcină-pătrată a-timpului, creșterea încetinește brusc odată ce ciclul trece de aproximativ 2,5 ore, astfel încât extinderea reținerii oferă foarte puțină adâncime suplimentară, adăugând costuri și creșterea cerealelor.

Controlul stratului compus și al proprietăților

Semnătura nitrurării moale este un strat subțire alb și strălucitor la suprafață, o zonă compusă de carbonitrură de fier care oferă rezistență la uzură și, odată ce porozitatea este controlată, o bună funcționare-în comportament și reținere a uleiului. Sub el se află o zonă de difuzie care susține stratul și aduce beneficiul rezistenței la oboseală. Echilibrul de fază a stratului, porozitatea în câțiva micrometri exteriori și o etapă controlată de post-oxidare sunt cele care separă o piesă durabilă nitrocarburată de una care se așează în funcțiune. Părțile sunt de obicei finisate printr-o lustruire ușoară sau șlefuire pentru a îndepărta pielea poroasă cea mai exterioară, acolo unde aplicarea necesită rezistență maximă la oboseală.

Inspecție și control al calității

Duritatea suprafeței și a miezului prin metoda Vickers, ISO 6507-1, cu o sarcină ușoară, cum ar fi HV 0,1 pe straturi compuse subțiri.

Grosimea stratului-întărit de suprafață, inclusiv carcasa nitrurata, conform ISO 18203.

Adâncimea stratului și evaluarea metalografică a carcasei nitrurate conform GB/T 11354.

Verificarea dreptății și dimensionale după răcire, deoarece temperatura de nitrocarburare feritică este suficient de scăzută pentru a evita călirea întăririi.

Întrebări frecvente

Î: Ce este exact nitrurarea moale?
Este nitrocarburarea la temperatură joasă-pe baza nitrurării: azotul și o cantitate mică de carbon difuzează împreună în suprafață, dând o carcasă dură, dar relativ ductilă.

Î: De ce se numește nitrurare moale dacă stratul este dur?
Deoarece stratul este semnificativ mai puțin fragil decât o carcasă convențională cu nitrură de gaz, ceea ce îmbunătățește rezistența la ciobire și scăpare sub impact.

Î: Care temperatură oferă cea mai mare duritate a carcasei?
Între 560 de grade și 570 de grade. Deasupra acelei benzi stratul se înmoaie chiar dacă crește mai adânc.

Î: De ce opriți ciclul la aproximativ 2,5 ore?
Creșterea stratului urmează o-rădăcină-pătrată a-legii timpului, așa că după aproximativ 2,5 ore, timpul suplimentar câștigă foarte puțină adâncime, adăugând în același timp costul energetic și distorsiunea.

Î: Ce medii sunt folosite pentru nitrurarea moale cu gaz?
Uree, formamidă, amoniac și trietanolamină, care se descompun la temperatura procesului pentru a elibera azot activ și atomi de carbon.

Î: Ce este stratul alb?
Este zona compusă de carbonitrură de fier care se formează la suprafață. Grosimea și porozitatea sa sunt controlate pentru a echilibra rezistența la uzură și fragilitatea.