Азотирование стали

Азотирование стали

Азотирование — термохимический способ поверхностного упрочения стали и чугуна

Азотирование стали и чугуна

. . . Азотирование — это  термохимическое  упрочение поверхности стальных и чугунных деталей,  при которой  насыщают азотом. Поверхностный слой изделия, насыщенный азотом, имеет в своём составе растворённые нитриды и получает крайне высокую микротвёрдость, значительную устойчивость к  коррозии  и улучшенные триботехнические свойства (уменьшение коэффициента трения). По уровню получаемой микротвёрдости азотирование превосходит  цементацию и нитроцементацию.
Так же — детали подвергнутые азотированию держат свою повышенную прочность при нагреве до температуры 550–600°С. Для сравнения-  после цементации твердость поверхностного слоя может начать ухудшаться  при нагреве  детали уже  свыше 225°С.
В итоге можно четко констатировать — что прочностные характеристики поверхностного слоя стали после азотирования в 1,5–2 раза выше, чем после закалки или цементации.
Именно поэтому уже более 60 лет такие ответственные и подвергаемые жесткому нагреву детали ДВС  как впускные и выпускные тарельчатые клапана обязательно подвергают азотированию.

. . . . Другой важной чертой процесса азотирования стали является то, что при этом процессе детали нагревают лишь до 500-550°С.  Такой достаточно щадящий процесс термического воздействия приводит к тому, что в даталях практически не возникает термических напряжений и последующих деформаций. Именно поэтому азотированию можно подвергать детали уже изготовленные «точно в размер».  В отличие от азотирования, процессы цементирования или закалки предполагают  нагрев до 850-950 °С, что приводит к серьезным последующим поводкам деталей (изменению их геометрии за счет появления внутренних напряжений) и необходимости далее шлифовать такие изделия. А шлифовать термоупроченные детали с высокой поверхностной твердостью-  дело очень трудоемкое и дорогое….

Особенно такой щадящий режим термовоздействия на азотируемые детали  характерен для  передовой методики ионно-плазменного азотирования, где нагрев идет более щадящий, чем при азотировании в  газовой среде аммиака.

Поверхностная твердость обработанных сталей типа 38Х2МЮА достигает величины в 63-65 HRC (твердость по Роквеллу), стали 40Х- до 50-52  HRC .

*Для справки нетермообработанная твердость поверхности  конструкционной стали находится в значениях 25-30 HRC , а твердость поверхности напильника примерно 65-70 HRC .

Глубина возникающего поверхностного термоупроченного слоя составляет от 0,2 до 0,6 мм в зависимости от типа стали.

 

 КАКИЕ  ДЕТАЛИ  ПОДВЕРГАЮТ АЗОТИРОВАНИЮ?

. . .  Азотированию подвергают прежде всего такие детали различных машин и механизмов, которые подвергаются повышенному износу за счет  усиленного трения в условиях  значительных температур.

ШНЕКОВЫЕ ПАРЫ: 

Например — шнеки и филеры (пилотезы) шнековых прессов для выдавливания с дальнейшим формованием пластиковых  изделий, либо шнеков при производстве евродров из опилок-цепы, либо шнековых  прессов для отжима  растительного масла,  и прочих похожих шнековых прессов.
Например — большая технологическая проблема шнеков для  формовки и прессования евродров из цепы и опила — это очень быстрый износ  формующей пары «оконечник шнека- фильера».  Особенно- если формовке подвергается щепа с лесосеки, загрязненная песком, глиной и почвой, то поверхности формующей пары дешевых шнековых прессов изнашиваются за 4-6 дней, а  «фирменных» прессов держатся не более месяца… После этого шнек практически уже не может выдавать продукт нормального качества и нужной геометрии…

После реставрации шнека и азотирования его восстановленной поверхности  такая деталь может служить в районе  полугода при работе  на замусоренной песком и глиной щепе, а на нормальной сырье такой шнек работает не менее 2-х лет…

ПУАНСОНЫ И ШТАМПЫ: 

Так же  обязательно нужно термоупрочивать  поверхность различных штампов и  пуансонов.  При такой обработки срок их службы так же  увеличивается в разы.

ДЕТАЛИ ДВС: 

  ….. Крайне необходимо подвергать азотированию различные элементы и детали двигателей внутреннего сгорания.  Так подвергнутый азотированию коленвалы и распредвалы увеличивают свой ресурс в разы, а подвергнутые азотированию гильзы цилиндров и стальные поршни — буквально ходят без видимого износа  десятилетиями…

                                                    *      *      *

. . .  Главное преимущество  ионно — плазменного азотирования перед старыми технологиями газового диффузионного  азотирования в том, что теперь в предварительно созданный технический вакуум  вводится строго дозированные порции технологических газов- азота, водорода и аргона. Такое точное дозирование и порционное введение  строго по нужному моменту во времени позволяет тонко регулировать и управлять процессом азотирования. А это в свою очередь позволяет  обеспечивать  точный  и уверенный процесс появления слоя твердых нитридов  на поверхности детали из стали, чугуна или титана.
. . .  Азотирование титана — это не частые заказы, но титан так же подвергается поверхностному упрочению с помощью технологии азотирования, и титановые детали так же получают твердую и износостойкую поверхность, с повышенными термостойкими свойствами.