7. Химико—термическая обработка: азотирование, ионное азотирование

Химико—термическая обработка – азотирование применяется с целью повышения твердости поверхности у различных деталей – зубчатых колес, гильз, валов и др. изготовленных из сталей 38ХМЮА, 38ХВФЮА, 18Х2Н4ВА, 40ХНВА и др. Азотирование – последняя операция в технологическом процессе изготовления деталей. Перед азотированием проводят полную термическую и механическую обработку и даже шлифование, после азотирования допускается только доводка со съемом металла до 0,02 мм на сторону. Азотированием называется химико—термическая обработка, при которой происходит диффузионное насыщение поверхностного слоя азотом. В результате азотирования обеспечиваются: высокая твердость поверхностного слоя (до 72 HRC), высокая усталостная прочность, теплостойкость, минимальная деформация, большая устойчивость против износа и коррозии. Азотирование проводят при температурах от +500 до +520 °C в течение 8–9 ч. Глубина азотированного слоя – 0,1–0,8 мм. По окончании процесса азотирования детали охлаждают до +200–300 °C вместе с печью в потоке аммиака, а затем – на воздухе.

Поверхностный слой не поддается травлению. Глубже него находится сорбитообразная структура. В промышленности широко применяется процесс жидкостного азотирования в расплавленных цианистых солях. Толщина азотированного слоя – 0,15—0,5 мм.

Азотированный слой не склонен к хрупкому разрушению. Твердость азотированного слоя углеродистых сталей – до 350 HV, легированных – до 1100 HV. Недостатки процесса – токсичность и высокая стоимость цианистых солей.

В ряде отраслей промышленности используется ионное азотирование, которое имеет ряд преимуществ перед газовым и жидкостным. Ионное азотирование осуществляется в герметичном контейнере, в котором создается разреженная азотсодержащая атмосфера. Для этой цели применяются чистый азот, аммиак или смесь азота и водорода. Размещенные внутри контейнера детали подключают к отрицательному полюсу источника постоянной электродвижущей силы Они выполняют роль катода. Анодом служит корпус контейнера. Между анодом и катодом включают высокое напряжение (500—1000 В) – происходит ионизация газа. Образующиеся положительно заряженные ионы азота устремляются к отрицательному полюсу – катоду. Возле катода создается высокая напряженность электрического поля. Высокая кинетическая энергия, которой обладали ионы азота, переходит в тепловую. Деталь за короткое время (15–30 мин) разогревается до от +470 до +580 °C, происходит диффузия азота вглубь металла, т. е. азотирование.

Ионное азотирование по сравнению с азотированием в печах позволяет сократить общую продолжительность процесса в 2–3 раза, уменьшить деформацию деталей за счет равномерного нагрева.

Ионное азотирование коррозионно—стойких сталей и сплавов достигается без дополнительной депассивирующей обработки. Толщина азотированного слоя – 1 мм и более, твердость поверхности – 500—1500 HV. Ионному азотированию подвергают детали насосов, форсунок, ходовые винты станков, валы и многое другое.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Установки азотирования PulsPlasma ®

представляют собой вакуумные системы для осуществления процессов плазменной диффузии, предназначенных для обогащения поверхности детали азотом и/или углеродом с целью повышения износостойкости и коррозионной стойкости. Диффузионные процессы PlaTeG-PulsPlasma ® , в частности, PulsPlasma ® Nitriding (PPN TM ) и PulsPlasma ® Nitrocarburizing (PPNC TM ), являются экологически чистыми и ресурсосберегающими процессами плазменной диффузии и дают заказчикам многочисленные преимущества по сравнению с традиционными процессами азотирования, в частности, карбонитрацией в солевой ванне или газовым азотированием:

Низкий расход технологического газа и энергии
Использование экологически чистых технологических газов
Гибкое регулирование температуры обработки в диапазоне от 350 °C до 600 °C
Возможность частичной обработки через механические покрытия
Обработка высоколегированной и нержавеющей стали (сохранение коррозионной стойкости)
Возможность контроля структуры азотированного слоя
Обработка спеченного железа/спеченной стали и цветных металлов, в частности, титана и алюминия

свяжитесь с нами

Как мы можем поддержать вас?
Свяжитесь с нами!

Отправить запрос на контакт

® / Последнее слово техники

Благодаря практически прямоугольной форме импульса для импульсного тока и напряжения требуемую мощность плазмы можно быстро и оптимально передавать на обрабатываемые компоненты практически без потерь. Длительность импульсов и пауз можно запрограммировать в диапазоне от 30 до 999 мкс. Таким образом, можно контролировать структуру нитридного слоя и предотвратить перегрев деталей.

Для униполярного и/или биполярного режима
Подавление дуги за счет быстрого отключения (< 0,1 мкс)
Генераторы PlaTeG PulsPlasma ® обеспечивают стабильную плазму тлеющего разряда уже при комнатной температуре
Оптимизированы для технологии PlaTeG-PPSA TM с сокращением длительности обработки и получением однородных результатов

Наша установка

PlaTeG-PP120

Размер: ∅1000×1800 T

В зависимости от нагрузки на детали и необходимого результата обработки могут применяться различные диффузионные процессы PulsPlasma ® :

PPN TM – PulsPlasma ® Nitrieren Диффузия азота для повышения износостойкости и коррозионной стойкости большинства сталей, титана и алюминия
PPCN TM – PulsPlasma ® Nitrocarburieren Диффузия азота и углерода для повышения износостойкости и коррозионной стойкости стали
PPC TM – PulsPlasma ® Carburieren Диффузия углерода для повышения износостойкости и коррозионной стойкости нержавеющих сталей
PPO TM – PulsPlasma ® Oxidieren Обработка стальных поверхностей окислением для повышения коррозионной стойкости и снижения коэффициента трения
LT-PPN TM , LT-PPNC TM , LT-PPC TM деталей из сталей с содержанием хрома > 13 % для повышения износостойкости при сохранении коррозионной стойкости

Концепции установок / Эксплуатационная надежность благодаря гибкости

Варианты исполнения печей зависят от требований заказчиков и решаемых задач.

Колпаковые печи (стандарт)
Шахтные печи
Камерные печи (горизонтальное исполнение)

Для нас важна простота и безопасность обращение как с установкой, так и с обрабатываемыми деталями. Поэтому мы разработали для вас убедительные и адаптируемые концепции установок.

H – горизонтальное исполнение
для крупных и тяжелых деталей

M – моноисполнение
колпаковая печь с камерой для вакуумной обработки

S – многокамерное исполнение
колпаковая печь с камерой для вакуумной обработки и дополнительным основанием камеры

Читайте так же:

Простейший гриндер своими руками видео

T – тандемное исполнение
колпаковая печь с двумя полными камерами для вакуумной обработки

Прочие типоразмеры установок

PlaTeG PP20 Ø 400 x 800

Рабочий объем Ø 300 мм * 500 мм
Масса загрузки 200 кг
Подключаемая мощность 25 кВт

PlaTeG PP60 Ø 700 x 1000

Рабочий объем Ø 600 мм * 700 мм
Масса загрузки 500 кг
Подключаемая мощность 49 кВт

PlaTeG PP120 Ø 1000 x 1600

Рабочий объем Ø 800 мм * 1200 мм
Масса загрузки 2000 кг
Подключаемая мощность 100 кВт

PlaTeG PP200 Ø 1200 x 2000

Рабочий объем Ø 1000 мм * 1500 мм
Масса загрузки 3000 кг
Подключаемая мощность 150 кВт

PlaTeG PP300 Ø 1400 x 2500

Рабочий объем Ø 1200 мм * 2000 мм
Масса загрузки 5000 кг
Подключаемая мощность 217 кВт

PlaTeG PP500 Ø 1800 x 2900

Рабочий объем Ø 1600 мм * 2200 мм
Масса загрузки 8000 кг
Подключаемая мощность 327 кВт

weitere Anlagengrößen auf Anfrage

Компания PVA Industrial Vacuum Systems GmbH

является дочерним предприятием PVA TePla AG. Предприятие со штаб-квартирой в городе Веттенберг является ведущим производителем инновационных вакуумных установок. Компания PVA IVS GmbH более 50 лет работает в области высоких температур и занимается строительством и сбытом теплотехнических производственных установок и систем для разработки, изготовления и обработки высококачественных материалов под действием высоких температур. На сегодняшний день по всему миру эксплуатируется более 1000 машин. Вместе со специалистами собственной лаборатории Application & Innovation Lab компания PVA Industrial Vacuum Systems GmbH помогает своим клиентам в разработке индивидуальных установок и решений – вплоть до готовности к серийному производству.

Помимо прочих областей компетенции, компания PVA TePla AG занимается промышленными вакуумными системами для высокотехнологичных установок и предоставлением комплексных услуг для производства, оптимизации и анализа самых разнообразных материалов.

Компания PVA TePla AG обладает экспертными знаниями в следующих областях: вакуумные системы и системы азотирования, сканирующая акустическая микроскопия, метрология и плазменные решения, установки выращивания кристаллов, услуги вакуумной обработки и приборы для точных исследований.

Азотирование вакуумной печи

Азотирование – это использование вакуумной печи для нагрева стальных деталей в целом, заполняющих небольшое количество газа, и в состоянии низкого давления активные атомы азота проникают и диффундируют в сталь для достижения упрочнения, а ионное азотирование – это активный N, генерируемый тлеющим разрядом. Ионная бомбардировка и нагревание только поверхности стальных деталей, химическая реакция приводит к зародышеобразованию для достижения упрочнения, а плотность упрочнения достигается путем инфильтрации азота в коробчатой печи и печи с атмосферой, что делает стальной материал более твердым. В случае осмоса, после вакуумирования вакуумной печи до более высокого вакуума 0,133 Па (1 × 10 -3 Торр) заготовка поднимается до 530-560 ° С, и материал на основе аммиака содержится в то же время. Композитный газ точно контролируется по количеству подаваемых различных газов. Давление в вакуумной печи регулируется на уровне 0,667 Па (5 Торр), и после 3-5 часов сохранения тепла инертный газ в печи используется для быстрого охлаждения. Различные материалы после этой обработки могут получить отвержденный слой, имеющий глубину от 20 до 80 мкм и твердость от 600 до 1500 HV. Вакуумное азотирование известно как вакуумное удаление нитроуглерода, которое характеризуется вакуумной технологией для активации и очистки металлической поверхности. В течение всего процесса термообработки – нагревания, консервации и охлаждения – сбрасывается нечистый следовой газ и подается чистый композитный газ, содержащий активный материал, что позволяет регулировать и контролировать структуру поверхностного слоя, улучшать качество и повышать эффективность. Рентгеноструктурный анализ подтвердил, что после обработки азотированием в вакууме слой соединения в слое представлял собой однофазную структуру, и других хрупких фаз (таких как Fe3C, Fe3O4) не было, поэтому твердость была высокой, ударная вязкость была хорошей, а распределение было хорошим. «Твердость слоя однофазного соединения белого слоя связана с составом материала. Чем выше содержание Cr в материале, тем выше твердость. Когда Cr13%, твердость может достигать 1200HV; когда он содержит Cr18% (массовая доля), твердость может быть До 1500HV; при содержании Cr25% твердость может достигать 1700HV. Износостойкость однофазного составного слоя без хрупкой фазы выше, чем у нитроуглеродистой структуры газа, антифрикционного горения, термостойкого склеивания, анти-сварки, Противоплавкие характеристики превосходны, однако наличие «белого слоя» имеет недостатки для некоторых пресс-форм и деталей, и легко вызвать растрескивание ковочного штампа на начальной стадии ковки, и во время ремонта сварки легко образуются проколы. Вакуумное азотирование также имеет то преимущество, что, контролируя тип и количество композитного газа, содержащего активирующее вещество в печи, можно получить структуру, почти не содержащую составного слоя (белый слой), а только диффузионный слой. Причиной может быть то, что она образуется после того, как вакуумная печь исчерпана до 0,133 Па (1 × 10 -3 Торр), а другая причина заключается в том, что композитный газ с активным материалом диффундирует в сформированную структуру в стали за короткое время. Преимущество этого типа конструкции состоит в том, что она обладает превосходной термостойкостью и трещиностойкостью. Следовательно, для высокотемпературного отпуска горячих рабочих форм, таких как высокоскоростные стальные или 4Cr4MoSiV (H13) стальные формы, можно получить высокую твердость поверхности, хорошую износостойкость, хорошую термостойкость, трещиностойкость и ударную вязкость. Однако, когда организован только диффузионный слой, противозадирные свойства, стойкость к сварке и характеристики потери расплава недостаточно высоки. Из-за различных условий эксплуатации и требований к рабочим характеристикам пресс-формы или механических частей, необходимо регулировать структуру и свойства поверхностного слоя во время поверхностной термообработки. В дополнение к применению вакуумного азотирования, он оказывает очевидное влияние на улучшение рабочих характеристик прецизионных зубчатых колес, механических деталей и пружин, которые требуют износостойкости и коррозионной стойкости, а также материалы, которые можно обрабатывать, также широко используются.

Читайте так же:

Точим ножовку по дереву видео

Консультация продукта

Вакуумные печи

Вакуумная печь для закалки

Модель: RVT-141435
Грузоподъемность: 3000 кг
Единый размер температурной зоны (ШхВхГ): 1400 * 1400 * 3500 мм
Предельная степень вакуума: 10-5 мбар

Высоковакуумная алюминиевая печь для пайки

Модель: RVB-1111L-AL
Максимальная зарядная емкость (650C): 1500 кг
Единый размер зоны (мм): 1100W * 1100H * 1100L мм
Предельная степень вакуума: 10-5 мбар

Вакуумная газовая закалочная печь

Модель: VOGQ-3345
Грузоподъемность: 60 кг (включая корзину и зажим)
Единый размер зоны (мм): 300 (Ш) * 300 (В) * 450 (Л) мм
Предельная степень вакуума: 2 * 10-1Па (термокамера)

SIMUWU

Печь представляет собой вакуумные печи для термообработки, такие как печь для тушения вакуумного газа, печь для вакуумной закалки, печь для вакуумного отжига, вакуумная газовая и масляная закалочная печь и т. Д. Для промышленности термической обработки металлов.

Почему мы

SIMUWU был основан несколькими опытными инженерами, которые работали в вакуумных печах и термообработке в течение 20 лет. Мы действительно знаем вакуумную печь. Ваши технические требования действительно понятны и доступны нашим инженерам. Также наша команда продаж может предоставить вам 24/7 онлайн-работу, ваши вопросы будут решены немедленно!

Сервисные ссылки

Загрузки
Все документы в обзоре

Новости и пресса
Все новости с первого взгляда

запрос
Отправьте нам сообщение

Свяжитесь с нами

отделение термообработки：Frank Lee +86 -188 5001 9186

Отдел порошковой металлургии: Jessica +86 -159 0193 1519

Адрес: NO.1299, XinJinQiao Road, Pudong New Area, Shanghai, China.

Ионное азотирование.

Технология ионного азотирования зубчатых колес основана на применении высокопрочных комплексно-легированных сталей мартенситного класса 16Х3НВФМБ-Ш(ВКС-5), 16Х2Н3МФБАЮ-Ш(ВКС-7), 10Х3Н3М2ВФБ-Ш(ВКС-10), разработанных ВИАМом в качестве цементируемых. Из этой группы сталей основное применение получила сталь ВКС-5. Для менее нагруженных азотируемых зубчатых колес опробована также сталь марки 30Х2НВА.

Применение теплостойких сталей продиктовано тем, что из-за ограниченной толщины азотированного слоя возрастают требования к прочности и твердости сердцевины, которые непосредственно определяются свойствами стали. Требуемый уровень этих свойств составляет:Q 0,2меньше или равно 1000 МПа, 30-35 HRC. При недостаточном сопротивлении сердцевины пластической деформации возможно продавливание слоя , развитие на рабочей поверхности зуба глубинных контактных разрушений.

Прочность и твердость сердцевины зависят от предварительной термической обработки , которая формирует исходный уровень этих свойств и режима азотирования . После термического улучшения горячештампованной заготовки- закалки и высокого отпуска при температуре 580-620 градусов- твердость стали составляет 35-40 HRC. При азотировании важно сохранить этот уровень твердости . Однако для того , чтобы обеспечить возможно большую толщину слоя и, как следует , более высокую его несущую способность , требуется проводить диффузионное насыщение при повышенной температуре и большем времени выдержки , т.е. тех факторах , при которых возможно разупрочнение стали.

Ионно-плазменное азоторование.

В настоящее время большое распространение получило применение технологии ИПА, так как позволяет сэкономить основное оборудование и производственные площади, снизить станочные и транспортные затраты, уменьшить расход электроэнергии и активных газовых сред. Метод ИПА имеет следующие основные преимущества:

более высокая поверхностная твердость;

отсутствие деформации после обработки и высокая чистота поверхности;

повышение предела выносливости и увеличение износостойкости обработанной детали;

более низкая температура обработки, благодаря чему, в стали не происходит структурные превращения;

сохранение твердости азотированного слоя после нагрева до 600-650С;

возможность получения слоев заданного состава;

возможность обработки изделий неограниченных размеров и форм;

Читайте так же:

Редуктор на баллон с пропаном

отсутствие загрязнения окружающей среды;

повышение культуры производства;

снижение себестоимости обработки в несколько раз.

Преимущества ИПА проявляются и в существенном сокращении основных издержек производства.

На рисунке 6.2 изображена схема установки для ионно-плазменного азотирования.

Рисунок 6.2 — Схема установки для ионно-плазменного азотирования (1 – деталь, 2 –вакуумный контейнер, 3 – блок электропитания, 4 – прибор регулирования температуры, 5 –газовая гребенка, 6- вакуум – насос)

В разреженном пространстве между катодом (деталью) и анодом (вакуумный контейнер) возбуждается тлеющий разряд в среде газа, содержащего атомы и ионы азота. В качестве насыщающей атмосферы используют аммиак из баллонов, смесь азота с водородом или тщательно очищенный от кислорода азот. При возбуждении тлеющего разряда к поверхности детали устремляется поток положительно заряженных ионов азота. При ударах ионов о катод выделяется тепло, за счет которого происходит разогрев поверхности детали. Низкое давление обеспечивает равномерное и полноценное покрытие детали свечением. Рабочее давление в камере печи составляет 1…10 мм рт.ст. Температура плазмы колеблется от 400 до 950°С. Формирующаяся на поверхности пленка состоит из двух слоев: нижнего диффузионного и верхнего нитридного.

Обеспечение стабильной температуры упирается в процессы теплообмена, происходящие непосредственно внутри камеры для ИПА. Для снижения интенсивности обменных процессов со стенками камеры используются специальные, непроводящие тепло экраны. Они позволяют значительно сэкономить на потребляемой мощности. Температура процесса вкупе с длительностью влияют на глубину проникновения нитридов, что вызывает изменения в графике глубинного распределения показателей твердости. В данном случае температура ниже 500 градусов наиболее оптимальная для азотирования легированных сталей поскольку эксплуатационные характеристики повышаются без изменения твердости сердцевины и термического разрушения внутренней структуры. В результате в диффузионном слое прилегающая развитая нитридная зона снижает вероятность образования межкристаллитной коррозии, обеспечивая достаточный для активного трения квалитет шероховатости. С таким соотношением слоев зубчатое колесо с успехом будет использоваться в механизмах, работающих на износ.

Варьируя состав насыщения газа, давление, температуру и время выдержки, можно получать слои заданной структуры и фазового состава, обеспечивая строго регламентируемые свойства сталей и ее сплавов.

Применения ИПА в предлагаемом технологическом процессе заключается в следующем. Для повышения механических свойств материала деталь подвергают ИПА перед чистовой обработки, обеспечивая защиту поверхностей за счет припуска, значение которого больше максимальной толщины азотированного слоя. В результате термической обработки поверхностная твердость зубьев должна быть в пределах 64…72 HRC при глубине азотированного слоя 1,1…1,3 мм.

После ионно-плазменного азотирования (ИПА) упрочнения зубчатых колес предел выносливости зубьев при испытаниях на усталость при изгибе достигает 930 МПа. Контактная усталостная прочность после ИПА выше, а износостойкость диффузионного ионно-плазменного азотированного слоя в 2…4 раза выше износостойкости цементованного слоя.

Установка ионно-плазменного азотирования состоит из рабочей камеры, шкафа управления, системы откачки, системы водяного охлаждения, соединительный кабелей и магистралей (рис. 6.3).

Рисунок 6.3 — Установка ионно-плазменного азотирования ЭВТ 40

Рабочая камера состоит из неподвижного основания. В основании камеры размещены откачной патрубок, подвод электропитания, термопарный ввод, газоввод и штуцера системы охлаждения. Катод установлен на опорах, имеющих диэлектрические вставки.

Управление работой установки и контроль за ходом процесса обработки осуществляется автоматически по заданной программе посредством специализированного контроллера и персонального компьютера, встроенный в шкаф управления.

Все этапы установки (вакуумирование камеры, разогрев садки, выдержка и остуживание) автоматизированы. Переход от одного шага процесса к другому осуществляется либо по истечении заданного интервала времени (на выдержке), либо по достижении определенного заданного значения некоторого параметра-температуры либо давления (на разогреве садки).

В ходе технологического процесса на установке осуществляется контроль следующих параметров, которые отображаются на дисплее в виде графического протокола процесса:

расходов трех рабочих газов;

напряжение и ток разряда.

По завершении процесс определяется суммарный расход каждого из компонентов газовой смеси и расход электроэнергии, затраченной на формирование разряда в процессе обработки.

Вакуумная нитро-цементация.

Режим ВНЦ со ступенчатым уменьшением температуры привел к формированию неоптимальной структуры диффузионного слоя с пересыщенной карбонитридной зоной и, как следствие, с умеренным количеством остаточного аустенита. При ступенчатом увеличении температуры создаются условия для частичного растворения карбонитридной фазы, сформированной на предыдущей низкотемпературной стадии, и округления частиц избыточной фазы. В результате насыщенность карбонитридной зоны уменьшилась, что способствовало увеличению количества остаточного аустенита. Наилучшие результаты получены при постоянной подаче аммиака и постоянной температуре процесса, способствовавших стабилизации остаточного аустенита и увеличению его количества.

Сопоставление результатов ВНЦ по оптимальному режиму с результатами вакуумной цементации показало, что диффузионные слои, сформированные в ходе вакуумной нитроцементации, могут успешно конкурировать с цементованными слоями. При проведении процессов в течение 6 часов при ВНЦ, как и при вакуумной цементации, получены слои эффективной толщиной 0,9…1,2 мм при протяженности активной карбонитридной (карбидной) зоны, равной 0,3…0,4 мм. Общая насыщенность слоя углеродом и азотом на поверхности составила 1,2…1,4 %, из которых на азот пришлось 0,15…0,20 % (при цементации концентрация углерода на поверхности составила 1,2…1,4 %).

Читайте так же:

Натрия тетраборат физико химические свойства

Благодаря уменьшению концентрации углерода изменяется структура избыточной фазы: предотвращается образование грубой карбидной сетки, вместо которой формируются более округлые и мелкие карбонитриды, отвечающие требованиям по сопротивлению контактной усталости. Следует отметить, что мелкодисперсные карбонитриды, выделяющиеся в результате трехкратного старения, не обнаруживаются при помощи оптического микроскопа.

Представляется, что благоприятное изменение структуры избыточной фазы в присутствии азота связано с большей термодинамической стабильностью карбонитридов сильных карбидообразующих элементов по сравнению с соответствующими карбидами и, следовательно, с большей скоростью их зарождения, обеспечивающей повышение их дисперсности. Одновременно повышение термодинамической стабильности избыточной фазы обуславливает преимущественное зарождение ее частиц на дислокациях и вакансионных ансамблях внутри зерен вместо образования сетки по их границам.

Установлено, что однократного высокого отпуска явно недостаточно для полного распада остаточного аустенита, что обусловлено насыщением слоя азотом. После закалки избыточная карбонитридная фаза в диффузионном слое полностью отсутствует. Существенно, что процесс нитроцементации благодаря присутствию в слое азота обеспечивает аналогичный эффект полного растворения избыточной фазы, что и при нагреве под закалку после вакуумной цементации, при существенно меньшей температуре. В связи с изложенным, необходимость проводить высокотемпературный нагрев под закалку отпала.

Показано, что по результатам каждого из этапов упрочняющей обработки возрастает твердость поверхности образцов (рис. 5). Рост твердости определяется последовательным выделением мелкодисперсных карбонитридов и уменьшением количества остаточного аустенита в слое из-за мартенситного превращения. Следует отметить, что результирующая твердость, равная 61 HRC, не в полной мере соответствует поставленной задаче и в ходе дальнейших исследований предполагается обеспечить ее повышение за счет увеличения насыщенности слоя азотом в ходе ВНЦ. По мнению авторов, пониженная по сравнению с цементацией итоговая твердость обусловлена влиянием повышенного количества остаточного аустенита. Определение путей устранения данного недостатка явится предметом дальнейших исследований.

Рис.6. 4. Изменение твердости HRCповерхности после различных этапов упрочняющей обработки

Технология ВНЦ по сравнению с вакуумной цементацией характеризуется большей гибкостью управления. Добавление второго насыщающего компонента – азота увеличивает количество управляющих факторов технологического процесса. Кроме временных факторов (τ_общ, τ_а, τ_п, число циклов) управляющими становятся температура и расходы компонентов (рис. 6).

Принципы оптимизации режимов процесса ВНЦ основаны на положениях его физической модели.

Молекула аммиака, также как и молекула ацетилена, обладает свойством каталитической диссоциации на нагретой поверхности железа. На металлической поверхности, где есть свободные валентные связи, происходят беспрепятственная адсорбция и диссоциация молекул, а также диффузия продуктов распада. При этом поверхностный слой практически мгновенно покрывается монослоем углерода, что приводит к очень быстрому формированию избыточных фаз на границе раздела сред. На участках, покрытых избыточными фазами, диссоциация ацетилена и аммиака отсутствует. Таким образом, при ВНЦ реализуется саморегулирование процесса насыщения.

Необходимо обратить внимание, что углерод конденсируется на насыщаемой поверхности в чистом виде, а выделившийся при разложении аммиака азот может не только в атомарной форме растворяться в твердом растворе, но и образовывать молекулярную газообразную составляющую, десорбируемую с насыщаемой поверхности. Это обстоятельство определяет большую эффективность насыщения металла углеродом, нежели азотом, при прочих равных условиях. В этой связи, учитывая высокую скорость адсорбции и диссоциации молекул ацетилена, углеродсодержащий газ в камеру требуется подавать циклически.

Рис. 6.5.Технологические факторы ВНЦ

Важным технологическим фактором процесса является температура насыщения, которая определяет соотношение насыщенности слоя углеродом и азотом. Для большей насыщенности азотом необходимо уменьшать температуру процесса. Однако уменьшение температуры насыщения приводит к замедлению диффузионных процессов и, как следствие, к увеличению общей продолжительность процесса для достижения заданной толщины упрочненного слоя.

1. Установлено влияние присутствия азота в диффузионном слое мартенситно-стареющей стали ВКС-10, подвергнутой вакуумной нитроцементации, на увеличение количества остаточного аустенита и получение карбонитридной фазы благоприятной мелкодисперсной структуры. Проведение совместного насыщения комплексно-легированной стали углеродом и азотом дало возможность снизить температуру нагрева под закалку и, следовательно, уменьшить коробление деталей, подвергнутых полному циклу упрочняющей обработки.

2. Проведен анализ различных схем технологических режимов вакуумной нитроцементации, что дало возможность установить оптимальную схему проведения процесса, обеспечивающую необходимую насыщенность углеродом и азотом.

3. На основе применения разработанной математической модели процесса осуществили оптимальный выбор технологических факторов вакуумной нитроцементации, обеспечивающий заданную протяженность и насыщенность упрочненного слоя.

голоса

Рейтинг статьи

7. Химико—термическая обработка: азотирование, ионное азотирование