Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Азоттың диффузиялық қаптамасын қатайту процесі Нитридтеу - бұл металдың бетінде азотты диффузиямен қатайтылған бетін жасау үшін жылумен өңдеу процесі. Бұл процестер көбінесе аз қорытылған болаттарда қолданылады. Олар сондай-ақ титан, алюминий және молибденге қолданылады. Типтік қолдануға айналымдар, колендар, кремдік ошақтар, кремдік ұстағыштар, клапан бөлшектері, экструдерлік бұрандалар, үлкейту құралдары, қазғыш үлкейтулер, экструзиялық үлкейтулер, атыс қаруының бөлшектері, инжекторлар және пластикалық қалыптар құралы кіреді.
Nitrogen diffusion case hardening process
Nitriding is a heat treating process that diffuses nitrogen into the surface of a metal to create a case hardened surface. These processes are most commonly used on low alloy steels. They are also used on titanium, aluminium and molybdenum. Typical applications include gears, crankshafts, camshafts, cam followers, valve parts, extruder screws, die casting tools, forging dies, extrusion dies, firearm components, injectors and plastic mold tools.
Процестер
Процестер донорлық үшін қолданылатын ортаның атымен аталады. Негізгі үш әдіс: газды нитридтеу, тұзды ваннада нитридтеу және плазмалық нитридтеу.
The processes are named after the medium used to donate. The three main methods used are: gas nitriding, salt bath nitriding, and plasma nitriding.
Плазмалық нитридтеу
Плазмалық нитридтеу, сондай-ақ иондық нитридтеу, плазмалық иондық нитридтеу немесе жарық түсіру нитридтеу деп те аталады, бұл металл материалдарды өнеркәсіптік беткі қатайту әдісі. Плазмалық нитридтеу кезінде нитридтеу ортасының реактивтілігі температураға емес, газдың иондалған күйіне байланысты. Бұл әдісте қатты электр өрістері газдың иондалған молекулаларын нитридтелетін бетінің айналасында өндіру үшін қолданылады. Мұндай иондалған молекулалары бар аса белсенді газды плазма деп атайды, бұл техниканың аты. Плазмалық нитридтеу үшін қолданылатын газ әдетте таза азот болып табылады, өйткені өздігінен ыдырау қажет емес (аммиакпен нитридтеу жағдайындағыдай). Металл кесу, дәнекерлеу, қаптау немесе бүрку үшін қолданылатын плазмалық ұшқыштармен сипатталған ыстық плазмалар бар. Сондай-ақ, төмен қысым режимдерінде, әдетте, вакуум камераларында пайда болатын суық плазмалар бар. Әдетте болат плазмалық нитридтеумен тиімді өңделеді. Бұл процесс нитридтелген микроқұрылысты тығыз бақылауға мүмкіндік береді, бұл құрама қабаттың пайда болуымен немесе болмауымен нитридтеуді қамтамасыз етеді. Металл бөлшектердің жұмыс істеу қабілеті жақсарып қана қоймай, жұмыс істеу ұзақтығы да артады, сонымен қатар өңделетін металдардың тартылу шектері мен шаршауға төзімділігі де артады. Мысалы, аустенитті тот баспайтын болаттың механикалық қасиеттері, мысалы, тозуға төзімділігі айтарлықтай арттырылуы мүмкін және құрал болаттарының беткі қатқылдығы екі есеге көбейтілуі мүмкін. Мысалы, орташа температурада (420 °C) дат баспайтын болаттар хром нитридті тұнбалар пайда болмай, нитридтеніп, содан кейін коррозияға төзімділік қасиеттерін сақтай алады. Плазмалық нитридтеу процестерінде азотты тасымалдаушы газ (N2) әдетте азотты тасымалдаушы газ болып табылады. Сутек немесе аргон сияқты басқа газдар да қолданылады. Шынында да, аргон мен сутегін нитридтеу процесінен бұрын бөлшектерді қыздыру кезінде нитридтелетін беттерді тазалау үшін пайдалануға болады. Бұл тазалау әдісі тотық қабатын беттерден тиімді алып тастайды және қалған еріткіштердің ұсақ қабаттарын алып тастауы мүмкін. Бұл плазмалық қондырғының жылулық тұрақтылығына да көмектеседі, өйткені плазма қосылған жылу жылыту кезінде бар және процесстің температурасына жеткеннен кейін нақты нитридтеу аздап жылыту өзгерістерімен басталады. Нитридтеу процесінде сутек газы да қосылады, яғни оның бетін тотықтардан тазартады. Бұл әсерді нитридтеу кезінде бөлшектің бетін талдау арқылы байқауға болады (мысалы, қараңыз).
Plasma nitriding, also known as ion nitriding, plasma ion nitriding or glow discharge nitriding, is an industrial surface hardening treatment for metallic materials. In plasma nitriding, the reactivity of the nitriding media is not due to the temperature but to the gas ionized state. In this technique intense electric fields are used to generate ionized molecules of the gas around the surface to be nitrided. Such highly active gas with ionized molecules is called plasma, naming the technique. The gas used for plasma nitriding is usually pure nitrogen, since no spontaneous decomposition is needed (as is the case of nitriding with ammonia). There are hot plasmas typified by plasma jets used for metal cutting, welding, cladding or spraying. There are also cold plasmas, usually generated inside vacuum chambers, at low pressure regimes. Usually steels are beneficially treated with plasma nitriding. This process permits the close control of the nitrided microstructure, allowing nitriding with or without compound layer formation. Not only is the performance of metal parts enhanced, but working lifespans also increase, and so do the strain limit and the fatigue strength of the metals being treated. For instance, mechanical properties of austenitic stainless steel like resistance to wear can be significantly augmented and the surface hardness of tool steels can be doubled. For instance, at moderate temperatures (like 420 °C), stainless steels can be nitrided without the formation of chromium nitride precipitates and hence maintaining their corrosion resistance properties. In the plasma nitriding processes, nitrogen gas (N2) is usually the nitrogen carrying gas. Other gasses like hydrogen or argon are also used. Indeed, argon and hydrogen can be used before the nitriding process during the heating of the parts to clean the surfaces to be nitrided. This cleaning procedure effectively removes the oxide layer from surfaces and may remove fine layers of solvents that could remain. This also helps the thermal stability of the plasma plant, since the heat added by the plasma is already present during the warm up and hence once the process temperature is reached the actual nitriding begins with minor heating changes. For the nitriding process hydrogen gas is also added to keep the surface clear of oxides. This effect can be observed by analysing the surface of the part under nitriding (see for instance).
Нитридтеу үшін материалдар
Оңай нитридтелген болаттарға SAE 4100, 4300, 5100, 6100, 8600, 8700, 9300 және 9800 сериялары, Ұлыбританияның BS 4S 106, BS 3S 132, 905M39 (EN41B) авиациялық сапалы болаттар, тот баспайтын болаттар, кейбір құрал болаттары (мысалы, H13 және P20) және кейбір құйма темірлер жатады. Нитридтеу үшін стальдар қатты және қатайтылған күйде болуы керек, сондықтан нитридтеу соңғы қатайту температурасынан төмен температурада жүргізілуі керек. Ең жақсысы - жақсы бұрылған немесе жерленген бет. Нитридтеуден кейін материалдың ең аз мөлшерін алып тастау керек, осылайша беткі қаттылығы сақталады. Нитридті қорытпалар - алюминий, хром, молибден және титан сияқты нитрид құрайтын элементтері бар қорытпа болаттар. 2015 жылы нитридтеу темір-манганий қорытпасында (мартензит аустенит, аустенит ферриті) ерекше дуплексті микроқұрылым жасау үшін қолданылды, ол механикалық қасиеттері қатты жақсартылған деп танылған.
Examples of easily nitridable steels include the SAE 4100, 4300, 5100, 6100, 8600, 8700, 9300 and 9800 series, UK aircraft quality steel grades BS 4S 106, BS 3S 132, 905M39 (EN41B), stainless steels, some tool steels (H13 and P20 for example) and certain cast irons. Ideally, steels for nitriding should be in the hardened and tempered condition, requiring nitriding to take place at a lower temperature than the last tempering temperature. A fine turned or ground surface finish is best. Minimal amounts of material should be removed post nitriding to preserve the surface hardness. Nitriding alloys are alloy steels with nitride forming elements such as aluminum, chromium, molybdenum and titanium. In 2015, nitriding was used to generate a unique duplex microstructure in an iron manganese alloy (martensite austenite, austenite ferrite), known to be associated with strongly enhanced mechanical properties.
Тарих
Азоттың болат бетіндегі қасиеттеріне әсерін жүйелі зерттеу 1920 жылдары басталды. Газдық нитридтеуді зерттеу Германияда да, Америкада да өз бетінше басталды. Бұл процесс Германияда құлшыныспен қабылдады және нитридтеу мақсатында бірнеше болат түрлері жасалды: нитридтеу болаттары. Америкадағы қабылдау бұдан да әсерлі болды. Бұл процеске сұраныс аз болғандықтан, АҚШ-та бұл процесс елеулі түрде ұмытылды. Екінші дүниежүзілік соғыстан кейін бұл процесс Еуропадан қайта енгізілген. Соңғы онжылдықта термодинамика мен кинетиканы түсіну үшін көптеген зерттеулер жүргізілді.
Systematic investigation into the effect of nitrogen on the surface properties of steel began in the 1920s. Investigation into gas nitriding began independently in both Germany and America. The process was greeted with enthusiasm in Germany and several steel grades were developed with nitriding in mind: the so called nitriding steels. The reception in America was less impressive. With so little demand the process was largely forgotten in the US. After WWII the process was reintroduced from Europe. Much research has taken place in recent decades to understand the thermodynamics and kinetics of the reactions involved.