Avantajele și dezavantajele cuptorului de nitrurare în vid și ale cuptorului de nitrurare obișnuit

1, Metode de realizare a nitrurării
1. Nitrurarea gazelor
Nitrurarea cu gaz presupune plasarea piesei de prelucrat într-un spațiu etanș, introducerea de amoniac gazos și încălzirea acesteia la grade 500-580 timp de câteva ore până la zeci de ore. Reacția de descompunere a amoniacului gazos peste 400 de grade va avea loc după cum urmează: 2NH3 - → 3H2 plus 2 [N], rezultând un număr mare de atomi de azot activi în cuptor. Atomii de azot activ [N] sunt absorbiți de suprafața oțelului și difuzați în interior, formând un strat de nitrură.
Temperatura de nitrurare pentru îmbunătățirea durității și a rezistenței la uzură este de obicei între 500 și 520 de grade . Timpul de rezidență depinde de grosimea necesară a stratului nitrurat și se calculează în general la 0,01 mm/h. Prin urmare, timpul necesar pentru a obține o grosime de 0.25-0.65mm este de aproximativ 20-60h. Creșterea temperaturii de nitrurare poate accelera procesul de nitrurare, dar va cauza acumularea și îngroșarea nitrurului, reducând astfel duritatea stratului de suprafață al piesei.
Pentru ca nitrurarea să îmbunătățească duritatea și rezistența la uzură, oțelurile aliate care conțin elemente precum Mo, A și V, cum ar fi 38CrMoAlA, 38CrMoAA etc., trebuie utilizate în timpul nitrurării. După nitrurare, aceste oțeluri conțin diferite nitruri de aliaj în stratul nitrurat, cum ar fi AlN, CrN, MoN, VN etc. Aceste nitruri au duritate și stabilitate ridicate și sunt dispersate uniform în oțel, ceea ce face ca stratul nitrurat al oțelului să aibă duritate ridicată și rezistență la uzură. Cr poate îmbunătăți, de asemenea, călibilitatea oțelului, astfel încât piesele mari pot obține proprietăți mecanice uniforme în timpul călirii și revenirii înainte de nitrură. Mo poate, de asemenea, rafina boabele și reduce al doilea tip de fragilizare a oțelului. Dacă oțelul carbon obișnuit este folosit pentru a forma nitrură de fier pură în stratul nitrurat, atunci când este încălzit la o temperatură mai ridicată, este ușor de descompus, agregat și grosier și nu poate obține duritate ridicată și rezistență ridicată la uzură.
Temperatura de nitrurare rezistentă la coroziune este în general între 600 și 700 de grade, viteza de descompunere este aproximativ în intervalul de 40 până la 70 la sută, timpul de rezidență variază de la 15 minute la 4 ore și adâncimea, în general, nu depășește 0,05 m. Pentru oțelurile de nitrurare rezistente la coroziune se poate aplica orice grad de oțel și se pot obține rezultate bune.
2. Nitrurarea ionilor
Nitrurarea ionică, cunoscută și sub denumirea de nitrurare ionică strălucitoare, este un proces de tratament termic care are avantajele ciclurilor scurte de producție, duritatea ridicată a suprafeței pieselor și capacitatea de a controla fragilitatea stratului nitrurat. Prin urmare, în ultimii ani, dezvoltarea internă a fost rapidă, iar domeniul de aplicare este foarte larg.
Principiul de bază al nitrurării ionice strălucitoare:
Nitrurarea ionică strălucitoare este procesul de plasare a pieselor într-o cameră vid pentru nitrurarea ionică. Părțile nitrurate sunt conectate la catodul (electrodul negativ) al unei surse de alimentare CC de înaltă tensiune, iar carcasa cuptorului este conectată la anodul (electrodul pozitiv) al unei surse de alimentare CC de înaltă tensiune. Când amoniacul este încărcat în recipientul cu vid, dar presiunea din recipient rămâne între 200-1000PA. Când se aplică o tensiune DC de 800-1000V între catod și anod, gazul de amoniac va fi ionizat. După ionizare, producția de cationi de azot încărcați pozitiv [N plus ] și anioni încărcați negativ [N -] formează o regiune de plasmă. În zona plasmei, ionii pozitivi de azot se reped rapid spre catod sub accelerarea unui câmp electric de înaltă tensiune, bombardând suprafața pieselor de nitrurat, transformând energia cinetică în energie termică. De asemenea, atunci când ionii de azot sunt transformați în atomi de azot, ei emit o cantitate mare de energie termică și emit o lumină violetă strălucitoare. În plus, atunci când tensiunea scade în apropierea piesei de prelucrat, acestea generează și căldură, care încălzește piesele la temperatura de nitrurare necesară.
La această temperatură, ionii de azot reacționează chimic cu suprafața metalică a piesei, iar atomii de azot pătrund în suprafața piesei și difuzează în interior, formând un strat de nitrură.
Caracteristicile nitrurării ionice strălucitoare:
(1) Viteza de încălzire a suprafeței este rapidă, ceea ce poate scurta timpul de încălzire și răcire la 1/10 până la 1/12. În plus, restul pieselor se află într-o stare de temperatură scăzută (aproximativ 100 de grade), cu excepția încălzirii suprafeței de tratare, care nu numai că economisește puterea de încălzire, dar reduce și deformarea pieselor.
(2) Procesul de difuzie este rapid. Sub acțiunea unui câmp electric de înaltă tensiune, deoarece viteza de mișcare a atomilor de nitrurare este de multe ori mai mare decât cea a nitrurării cu gaz, viteza de infiltrare este mai mare și, în general, durează doar 3-10 ore.
(3) Stratul nitrurat are o tenacitate bună, rezistență ridicată la oboseală și rezistență ridicată la uzură, iar stratul nitrurat este fragil și alb ε Faza (Fe2N) este controlată în intervalul 0 la 0. 2 mm, eliminând astfel procesul de șlefuire a pieselor nitrurate.
Duritatea suprafeței este la fel de mare ca HV900 (HRC64), iar adâncimea stratului de nitrurare poate fi controlată între 0,09-0,87 mm.
3. Nitrurare lichidă
Nitrurarea lichidă este un proces de tratament termic chimic relativ nou, cu o temperatură care nu depășește 570 de grade și un timp scurt de procesare de numai 1-3 ore; Și nu folosiți oțel special. Testul arată că capacitatea antiuzură a 40Cr după tratamentul de nitrurare lichidă este cu 50 la sută mai mare decât cea după călire și revenire generală; Rezistența la uzură a fontei după tratamentul cu nitrurare lichidă este îmbunătățită și mai mult. Nu numai că, practica a demonstrat că piesele supuse tratamentului de nitrurare lichidă și-au îmbunătățit rezistența la oboseală și rezistența la coroziune în diferite grade; După tratamentul cu nitrurare lichidă, durata de viață a sculelor de tăiere din oțel de mare viteză poate fi în general mărită cu 20-200 procente; După tratamentul de nitrurare lichidă, durata de viață a matriței de turnare sub presiune 3Cr2W8V poate fi mărită de 3-5 ori. Stratul de suprafață lichid nitrurat este dur, dar nu fragil și are o anumită duritate, care nu este predispusă la exfoliere.
Cu toate acestea, nitrurarea lichidă are și dezavantaje: de exemplu, grosimea stratului de compus cu nitrură de fier din stratul său de suprafață nitrurat este relativ subțire, doar 0.01-0,02mm. Sărurile cu cianuri sunt utilizate în mod obișnuit ca materii prime pentru nitrurarea lichidă în străinătate, în timp ce materii prime netoxice au fost folosite pentru nitrurarea lichidă în China. Formula pentru nitrurarea lichidă netoxică în China este: uree 40%, carbonat de sodiu 30%, clorură de potasiu 20% și hidroxid de potasiu 10% (punctul de topire al sării amestecate este de aproximativ 340 de grade). Deși nitrurarea lichidă are multe avantaje, datorită toxicității reacțiilor de dizolvare a sării, afectează sănătatea operatorilor, iar sarea reziduală nu este ușor de tratat. Ca urmare, utilizarea este din ce în ce mai restrânsă.
Analiza costurilor diferitelor metode de nitrurare
1. Cuptorul de nitrurare cu gaz are o structură complexă, un preț puțin mai mare și este ușor de operat. Cu toate acestea, calitatea nitrurării este bună și poate obține un strat de cementare profund și duritate ridicată, dar necesită mult timp, iar cantitatea de gaz amoniac utilizată este, de asemenea, mare.
2. Cerințele procesului de producție și producție ale cuptorului de nitrurare ionică sunt foarte mari, materialele utilizate sunt, de asemenea, foarte rafinate, iar conținutul de tehnologie de control electric este foarte ridicat