Азотирование

Текущая версия на 11:36, 26 сентября 2012

Процесс азотирования

Азотирование — это технологический процесс химико-термической обработки, при котором поверхность различных сплавов, металлов сплавов насыщают азотом в специальной азотирующей среде. Поверхностный слой металла (а также сплава), насыщенный азотом, имея в своём составе растворённые нитриды – становится более стойким к разрушениям от коррозии и приобретает высокую микротвёрдость. По микротвёрдости азотирование уступает только борированию, в то же время, азотирование превосходит такие технологические процессы как нитроцементацию и цементацию.

[править] Металлы и сплавы, подвергаемые азотированию

Порошковые метериалы;

1. Бериллий;
2. Вольфрам;
3. Титановые сплавы и титан;
4. Ниобиевые сплавы;
5. Чугун;
6. Хром;
7. Стали углеродистые и легированные, конструкционные и инструментальные.

[править] Основные функции азотирования

1. Увеличение степени защиты от процесса коррозии
2. Упрочнение поверхности
3. Повышение усталостной прочности металла

[править] Основные процессы азотирования

1. Газовое азотирование
2. Каталитическое газовое азотирование
3. Каталитическое газовое азотирование
4. Ионно-плазменное азотирование
5. Азотирование из растворов электролитов

[править] Газовое азотирование

Насыщение поверхности металла производится при температурах от 400 (для некоторых сталей) до 1200 (аустенитные стали и тугоплавкие металлы) градусов Цельсия. Средой для насыщения является диссоциированный аммиак. Для управления структурой и механическими свойствами слоя при газовом азотировании сталей применяют:

1. Двух-, трёхступенчатые температурные режимы насыщения;
2. Разбавление диссоциированного аммиака: (водородом, воздухом)
3. Контрольными параметрами процесса являются:
4. Расчет расхода аммиака;
5. Температура;
6. Степень диссоциации аммиака;
7. Расходы дополнительных технологических газов (если используются).

[править] Каталитическое газовое азотирование

Это последняя модификация технологии газового азотирования. Средой для насыщения является аммиак, диссоциированный при температуре 400—600 градусов Цельсия на катализаторе в рабочем пространстве печи. Для управления структурой и механическими свойствами слоя при каталитическом газовом азотировании сталей применяют изменение потенциала насыщения. В целом применяются более низкие температуры, чем при газовом азотировании.

[править] Ионно-плазменное азотирование

Технология насыщения металлических изделий в азотсодержащем вакууме (примерно 0,01 атм.), в котором возбуждается тлеющий электрический разряд. Анодом служат стенки камеры нагрева, а катодом — обрабатываемые изделия. Для управления структурой слоя и механическими свойствами слоя применяют (в разные стадии процесса):

1. Изменение расхода азота;
2. Изменение плотности тока;
3. Изменение степени разряжения;
4. Добавки к азоту особочистых технологических газов (аргона, водорода, кислорода, метана).

[править] Азотирование из растворов электролитов

Использование анодного эффекта для диффузионного насыщения обрабатываемой поверхности азотом в многокомпонентных растворах электролитов, один из видов скоростной электрохимико-термической обработки (анодный электролитный нагрев) малогабаритных изделий. Анод-деталь при наложении постоянного напряжения в диапазоне от 150 до 300 В разогревается до температур 450—1050 °C. Достижение таких температур обеспечивает сплошная и устойчивая парогазовая оболочка, отделяющая анод от электролита. Для обеспечения азотирования в электролит кроме электропроводящего компонента вводят вещества-доноры, обычно нитраты.

[править] Оборудование для азотирования

Для проведения газового азотирования используются преимущественно шахтные, ретортные и камерные печи. Для подготовки аммиака перед подачей в печь используется диссоциатор.

Для проведения каталитического газового азотирования используются преимущественно шахтные, ретортные и камерные печи, оснащенные встроенными катализаторами и кислородными зондами для определения насыщающей способности атмосферы.
Для проведения процессов ионно-плазменного азотирования применяются специализированные установки, в которых происходит нагрев изделий за счёт катодной бомбардировки и, собственно, насыщение.
Для азотирования из растворов электролитов применяются установки для электрохимико-термической обработки.