Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Азотирование стали

Азотирование стали

Улучшение свойств металла может проходить путем изменения его химического состава. Примером можно назвать азотирование стали – относительно новая технология насыщения поверхностного слоя азотом, которая стала применяться в промышленных масштабах около столетия назад. Рассматриваемая технология была предложена для улучшения некоторых качеств продукции, изготавливаемой из стали. Рассмотрим подробнее то, как проводится насыщение стали азотом.

Азотирование стали

Назначение азотирования

Многие сравнивают процесс цементирования и азотирования по причине того, что оба предназначены для существенного повышения эксплуатационных качеств детали. Технология внесения азота имеет несколько преимуществ перед цементацией, среди которых отмечают отсутствие необходимости повышения температуры заготовки до значений, при которых проходит пристраивание атомной решетки. Также отмечается тот факт, что технология внесения азота практически не изменяет линейные размеры заготовок, за счет чего ее можно применять после финишной обработки. На многих производственных линиях азотированию подвергают детали, которые прошли закалку и шлифование, практически готовы к выпуску, но нужно улучшить некоторые качества.

Назначение азотирования связано с изменением основных эксплуатационных качеств в процессе нагрева детали в среде, которая характеризуется высокой концентрацией аммиака. За счет подобного воздействия поверхностный слой насыщается азотом, и деталь приобретает следующие эксплуатационные качества:

  1. Существенно повышается износостойкость поверхности за счет возросшего индекса твердости.
  2. Улучшается значение выносливости и сопротивление к росту усталости структуры металла.
  3. Во многих производствах применение азотирования связано с необходимостью придания антикоррозионной стойкости, которая сохраняется при контакте с водой, паром или воздухом с повышенной влажностью.

Вышеприведенная информация определяет то, что результаты азотирования более весомы, чем цементации. Преимущества и недостатки процесса во многом зависят от выбранной технологии. В большинстве случаев переданные эксплуатационные качества сохраняются даже при нагреве заготовки до температуры 600 градусов Цельсия, в случае цементирования поверхностный слой теряет твердость и прочность после нагрева до 225 градусов Цельсия.

Технология процесса азотирования

Во многом процесс азотирования стали превосходит другие методы, предусматривающие изменение химического состава металла. Технология азотирования деталей из стали обладает следующими особенностями:

  1. В большинстве случаев процедура проводится при температуре около 600 градусов Цельсия. Деталь помещается в герметичную муфельную печь из железа, которая помещается в печи.
  2. Рассматривая режимы азотирования, следует учитывать температуру и время выдержки. Для разных сталей эти показатели будут существенно отличаться. Также выбор зависит от того, каких эксплуатационных качеств нужно достигнуть.
  3. В созданный контейнер из металла проводится подача аммиака из баллона. Высокая температура приводит к тому, что аммиак начинает разлагаться, за счет чего начинают выделяться молекулы азота.
  4. Молекулы азота проникают в металл по причине прохождения процесса диффузии. Засчет этого на поверхности активно образуются нитриды, которые характеризуются повышенной устойчивостью к механическому воздействию.
  5. Процедура химико-термического воздействия в данном случае не предусматривает резкое охлаждение. Как правило, печь для азотирования охлаждается вместе с потоком аммиака и деталью, за счет чего поверхность не окисляется. Поэтому рассматриваемая технология подходит для изменения свойств деталей, которые уже прошли финишную обработку.

Цех ионно-вакуумного азотирования

Цех ионно-вакуумного азотирования

Классический процесс получения требуемого изделия с проведением азотирования предусматривает несколько этапов:

  1. Подготовительная термическая обработка, которая заключается в закалке и отпуске. За счет перестроения атомной решетки при заданном режиме структура становится более вязкой, повышается прочность. Охлаждение может проходить в воде или масле, иной среде – все зависит от того, насколько качественным должно быть изделие.
  2. Далее выполняется механическая обработка для придания нужной форы и размеров.
  3. В некоторых случаях есть необходимость в защите определенных частей изделия. Защита проводится путем нанесения жидкого стекла или олова слоем толщиной около 0,015 мм. За счет этого на поверхности образуется защитная пленка.
  4. Выполняется азотирование стали по одной из наиболее подходящих методик.
  5. Проводятся работы по финишной механической обработке, снятию защитного слоя.
Читайте так же:
Что можно сварить из железа

Режимы азотирования стали

Режимы азотирования стали

Получаемый слой после азотирования, который представлен нитридом, составляет от 0,3 до 0,6 мм, за счет чего отпадает необходимость в проведении процедуры закаливания. Как ранее было отмечено, азотирование проводят относительно недавно, но сам процесс преобразования поверхностного слоя металла был уже практически полностью изучен, что позволило существенно повысить эффективность применяемой технологии.

Металлы и сплавы, подвергаемые азотированию

Существуют определенные требования, которые предъявляются к металлам перед проведением рассматриваемой процедуры. Как правило, уделяется внимание концентрации углерода. Виды сталей, подходящих для азотирования, самые различные, главное условие заключается в доле углерода 0,3-0,5%. Лучших результатов достигают при применении легированных сплавов, так как дополнительные примеси способствуют образованию дополнительных твердых нитритов. Примером химической обработки металла назовем насыщение поверхностного слоя сплавов, которые в составе имеют примеси в виде алюминия, хрома и другие. Рассматриваемые сплавы принято называть нитраллоями.

Микроструктура сталей после азотирования

Микроструктура сталей после азотирования

Внесение азота проводится при применении следующих марок стали:

  1. Если на деталь будет оказываться существенное механическое воздействие при эксплуатации, то выбирают марку 38Х2МЮА. В ее состав входит алюминий, который становится причиной снижения деформационной стойкости.
  2. В станкостроении наиболее распространение получили стали 40Х и 40ХФА.
  3. При изготовлении валов, которые часто подвергаются изгибающим нагрузкам применяют марки 38ХГМ и 30ХЗМ.
  4. Если при изготовлении нужно получить высокую точность линейный размеров, к примеру, при создании деталей топливных агрегатов, то используется марка стали 30ХЗМФ1. Для того чтобы существенно повысить прочность поверхности и ее твердость, предварительно проводят легирование кремнем.

При выборе наиболее подходящей марки стали главное соблюдать условие, связанное с процентным содержанием углерода, а также учитывать концентрацию примесей, которые также оказывают существенное воздействие на эксплуатационные свойства металла.

Основные виды азотирования

Выделяют несколько технологий, по которым проводят азотирование стали. В качестве примера приведем следующий список:

  1. Аммиачно-пропановая среда. Газовое азотирование сегодня получило весьма большое распространение. В данном случае смесь представлена сочетанием аммиака и пропана, которые берутся в соотношении 1 к 1. Как показывает практика, газовое азотирование при применении подобной среды требует нагрева до температуры 570 градусов Цельсия и выдержки в течение 3-х часов. Образующийся слой нитридов характеризуется небольшой толщиной, но при этом износостойкость и твердость намного выше, чем при применении классической технологии. Азотирование стальных деталей в данном случае позволяет повысить твердость поверхности металла до 600-1100 HV.
  2. Тлеющий разряд – методика, которая также предусматривает применение азотсодержащей среды. Ее особенность заключается в подключении азотируемых деталей к катоду, в качестве положительного заряда выступает муфель. За счет подключение катода есть возможность ускорить процесс в несколько раз.
  3. Жидкая среда применяется чуть реже, но также характеризуется высокой эффективностью. Примером можно назвать технологию, которая предусматривает использование расплавленного цианистого слоя. Нагрев проводится до температуры 600 градусов, период выдержки от 30 минут до 3-х часов.
Читайте так же:
Чем резать плоский шифер в домашних условиях

Ионное азотирование

В промышленности наибольшее распространение получила газовая среда за счет возможность обработки сразу большой партии.

Каталитическое газовое азотирование

Данная разновидность химической обработки предусматривает создание особой атмосферы в печке. Диссоциированный аммиак проходит предварительную обработку на специальном каталитическом элементе, что существенно повышает количество ионизированных радикалов. Особенности технологии заключаются в нижеприведенных моментах:

  1. Предварительная подготовка аммиака позволяет увеличить долю твердорастворной диффузии, что снижает долю реакционных химических процессов при переходе активного вещества от окружающей среды в железо.
  2. Предусматривает применение специального оборудования, которое обеспечивает наиболее благоприятные условия химической обработки.

Процесс азотирования стали

Процесс азотирования стали

Применяется данный метод на протяжении нескольких десятилетий, позволяет изменять свойства не только металлов, но и титановых сплавов. Высокие затраты на установку оборудования и подготовку среды определяют применимость технологии к получению ответственных деталей, которые должны обладать точными размерами и повышенной износостойкостью.

Свойства азотированных металлических поверхностей

Довольно важным является вопрос о том, какая достигается твердость азотированного слоя. При рассмотрении твердости учитывается тип обрабатываемой стали:

  1. Углеродистая может иметь твердость в пределах 200-250HV.
  2. Легированные сплавы после проведения азотирования обретают твердость в пределе 600-800HV.
  3. Нитраллои, которые имеют в составе алюминий, хром и другие металлы, могут получить твердость до 1200HV.

Другие свойства стали также изменяются. К примеру, повышается коррозионная стойкость стали, за счет чего ее можно использовать в агрессивной среде. Сам процесс внесения азота не приводит к появлению дефектов, так как нагрев проводится до температуры, которая не изменяет атомную решетку.

Азотирование стали

Азотирование стали — насыщение поверхности стальных деталей азотом для повышения твердости, износоустойчивости и коррозионной стойкости. Так же при качественном процессе ионно-плазменного азотирования шлифованные поверхности приобретают лучшие триботехнические свойства — то есть уменьшается коэффициент трения.

Содержание

Общие сведения [ править | править код ]

При азотировании образуются ионы азота, которые поглощаются поверхностью стальных деталей с образованием твердого раствора азота в матрице металла, нитридов железа и нитридов легирующих элементов [ источник не указан 3007 дней ]

Различается низкотемпературное (500—590 °C) азотирование, при котором железо остаётся в α-фазе, и высокотемпературное (выше 590 °C) азотирование, приводящее к эвтектоидному превращению γ ↔ α + γ’ в системе «железо-азот». Для сталей, как правило, используется низкотемпературное азотирование в диапазоне температур 500—540 °C. Высокотемпературное азотирование используется для упрочнения поверхности жаропрочных сталей и для повышения коррозионной стойкости обычных сталей [1] .

Основные типы азотирования [ править | править код ]

Газовое азотирование [ править | править код ]

Исторически возникшая первой технология. Создана в России в начале XX века Н. П. Чижевским.

Деталь размещается в печи, объём которой наполняется газообразным аммиаком, либо смесью аммиака с азотом или углеродсодержащими газами [2] . При нагреве аммиак разлагается с выделением атомарного азота, который при высокой температуре путём диффузии проникает в поверхностный слой стали и соединяясь с атомами железа образует корку твёрдых нитридов.

Ионно-плазменное азотирование [ править | править код ]

Исторически более поздняя технология. Внедрялась в промышленность с 1990-х годов.

Деталь размещается в камере, в которой создается технический вакуум, а затем в объем камеры вводятся нужные газы: азот, аргон, водород и другие. Далее в камере вакуумного реактора путем подачи высокого электрического напряжения создается коронный тлеющий разряд. Катодом служит сама обрабатываемая деталь. Именно сила электрического разряда приводит к усиленной диффузии атомов азота в поверхность обрабатываемой детали. Процесс идет заметно быстрее, чем при газовом азотировании и при пониженных температурах: примерно 500—550 °C.

Читайте так же:
Размеры звездочки цепной передачи

Сравнение технологий азотирования [ править | править код ]

В последние два десятилетия количество установок ионно-плазменного азотирования заметно увеличивается. Это обусловлено тем, что в них не применяется аммиак и процесс азотирования идет при сниженных температурах. Понижение температуры процесса позволяет избежать появления в детали температурных напряжений с дальнейшим изменением геометрии деталей. Это дает возможность азотировать детали, которые механически уже обработаны в размер, без дальнейшей финишной обработки. Также отсутствие в установке ядовитого, дающего толчок к активной коррозии элементов самой установки и пожароопасного аммиака позволяет упростить и удешевить процесс азотирования деталей.

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
Читайте так же:
Производство пеллет в домашних условиях оборудование цена
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

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.

Установки ионно-плазменного азотирования фирмы IONITECH

IONITECH Ltd. (г. София, Болгария) – один из ведущих мировых производителей оборудования для ионно-плазменного азотирования. Компания выпускает широкий модельный ряд ионно- вакуммных установок, способный удовлетворить потребности любого производства.

ООО «ИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ» является единственным официальным представителем фирмы IONITECH Ltd. на территории России. За весь период многолетнего сотрудничества с IONITECH Ltd. наша компаня успешно внедрила уже более 40 единиц ионно-плазменного оборудованина. Среди наших партнеров ведущие промышленные предприятия России и ближнего зарубежья: ООО «Уралмаш НГО Холдинг», ПАО «Калужский турбинный завод», ПАО «Мотор Сич», ПАО «ГАЗ», АО «ОДК».

ООО «ИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ» обеспечивает не только поставку и запуск установок, но, что самое важное — осуществляет внедрение технологии упрочнения деталий в производственный процесс предприятия. Оборудование без технологии – груда железа. В настоящее время мы предлагаем к внедрению следующее серийное оборудование компании IONITECH Ltd.

Читайте так же:
Светильник для станка гибкий светодиодный

Установки ионного азотирования типа «холодные стенки» — CWI

Установки ионного азотирования типа CWI представляют из себя конструкцию, проверенную десятилетиями. Это наиболее простое в эксплуатации и обслуживании оборудование ионного азотирования. Средний срок службы такой установки составляет более 10 лет.

Оборудование состоит из вакуумной камеры дверного, колпакового или шахтного типа с водоохлаждаемыми стенками, шкафом управления, газовакуумным шкафом и блоком с дросселем и трансформатором. Установки могут быть изготовлены с одной или двумя вакуумными камерами, которые будут работать по перекрывающемуся циклу обработки.

График работы двухкамерной установки

Основные характеристики оборудования и условия поставки

Наименование параметраХарактеристики
Электропитание3 x 400В (480В) +10% / -15%, 50Гц (60Гц)
Рабочие газы:Азот, водород или аммиак
Охлаждающий газ (для ускорения процесса охлаждения)Азот
Рабочее давление1-8 мбар
Готовность оборудования к отгрузкеОт 6 до 7 месяцев
Срок внедрения в производственный процессОт 14 до 30 дней
Гарантия24 месяца

Модельный ряд установок типа «Холодные стенки»

Рабочий объем,

мм Ø x h

Тип установки

Максимальный вес

обрабатываемых деталей, кг

Фото ионно-плазменных установок типа «Холодные стенки»

Установки ионного азотирования типа «теплые стенки» — HWI

Установки типа HWI представляют из себя вакуумную камеру колпакового типа с автоматической системой подъема и опускания колпака и его воздушным охлаждением, шкафом управления, газовакуумным шкафом и блоком с дросселем и трансформатором. В зависимости от размера вакуумная камера имеет 2, 3 зоны или более зоны нагрева/охлаждения. Установки могут быть изготовлены с одной или двумя вакуумными камерами, которые будут работать по перекрывающемуся циклу обработки аналогично установкам CWI.

Нагрев обрабатываемых деталей осуществляется нагревателями и импульсной плазмой, благодаря чему достигается одинаковая и равномерная температура обработки всех деталей не зависимо от места их расположения в рабочей камере. Установки типа «теплые стенки» оптимальны для одновременной обработки разнородных по форме и размеру деталей.

Основные характеристики оборудования и условия поставки

Наименование параметраХарактеристики
Электропитание3 x 400В (480В) +10% / -15%, 50Гц (60Гц)
Рабочие газы:Азот, водород или аммиак
Охлаждающий газ (для ускорения процесса охлаждения)Азот
Рабочее давление1-8 мбар
Готовность оборудования к отгрузкеОт 6 до 7 месяцев
Срок внедрения в производственный процессОт 14 до 30 дней
Гарантия24 месяца

Модельный ряд установок типа «Теплые стенки»

Рабочий объем,

мм Ø x h

количество зон

нагрева и охлаждения

Максимальный вес

обрабатываемых деталей, кг

Фото ионно-плазменных установок типа «Теплые стенки»

Фото установки типа «Теплые стенки»Фото установки типа «Теплые стенки»Фото установки типа «Теплые стенки»
Фото установки типа «Теплые стенки»Фото установки типа «Теплые стенки»Фото установки типа «Теплые стенки»

Система управления оборудованием

Все установки фирмы IONITECH оборудованы автоматизированной системой управления, преследующей принцип «Старт, и вы свободны». Шкаф управления оборудован 15-дюймовым сенсорным экраном, с которого происходит все управление технологическим процессом ионного азотирования. Также есть возможность удаленного доступа и управления оборудованием из любой точки мира, где есть доступ в сеть интернет (при необходимости).

Панель индустриального компьютера для установки ИОН

Панель индустриального компьютера для установки ИОН

Стоимость оборудования и условия поставки

Для уточнения стоимости и сроков поставки оборудования, а также получения ответа на технические вопросы, просим обращаться к нашим специалистам:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector