იონის აზოტირების ტექნოლოგიური შესაძლებლობები სტრუქტურული და ხელსაწყოების ფოლადებიდან პროდუქტების გამაგრებით. ფოლადის აზოტირება იონის პლაზმური აზოტირების მოწყობილობა

A.V. არზამასოვი
MSTU im. N. E. Bauman
ISSN 0026-0819. „მეტალურგია და სითბოს მკურნალობალითონები”, No1. 1991 წ

ახლის განვითარება წარმოების პროცესებიიონის აზოტირება ავსტენიტური ფოლადისგან დამზადებული ნაწილების ზედაპირის აცვიათ წინააღმდეგობის გაზრდის მიზნით გადაუდებელი ამოცანაა

ოსტენიტური ფოლადები ძნელია ნიტრიდირება, რადგან მათი ზედაპირის ოქსიდის ფენები ხელს უშლის აზოტის გაჯერებას და აზოტის დიფუზიის კოეფიციენტი აუსტენიტში ნაკლებია, ვიდრე ფერიტში. ამასთან დაკავშირებით, ჩვეულებრივი აზოტირების დროს ოქსიდის ფილმების მოსაშორებლად აუცილებელია ფოლადის ზედაპირის წინასწარ დამუშავება ან დეპასივატორების გამოყენება.

ავსტენიტური ფოლადების უმრავლესობის ჩვეულებრივი აზოტირება ხდება ამიაკის 560-600°C ტემპერატურაზე 48-60 საათის განმავლობაში, თუმცა ეს რეჟიმები არ იძლევა 0,12-0,15 მმ-ზე მეტი სისქის დიფუზიური ფენების მიღების საშუალებას და შეუძლებელია. მიიღება სისქე დიფუზიური ფენის 0,12 მმ-ზე მეტი, თუნდაც 100 საათის განმავლობაში აზოტირების დროს. ღუმელში აზოტის ტემპერატურის მომატება 700 °C-ზე ზემოთ იწვევს ამიაკის უფრო სრულ დისოციაციას და, შედეგად, შემცირებას. პროცესის აქტივობა.

როგორც წესი, ჩვეულებრივი აზოტირების შემდეგ უარესდება ავსტენიტური ფოლადების ზედაპირული ფენების კოროზიის წინააღმდეგობა.

აუსტენიტური ფოლადების იონის ნიტრიდირება ზრდის აზოტის დიფუზიის კოეფიციენტს და არ საჭიროებს დეპასივატორების გამოყენებას. ეს ამცირებს პროცესის ხანგრძლივობას და აუმჯობესებს მიღებული აზოტირებული ფენების ხარისხს.

თუმცა, ავსტენიტური ფოლადების იონური ნიტრიდირება ადრე შემუშავებული რეჟიმების მიხედვით არ იძლეოდა დიდი სისქის დიფუზიური ფენების მიღებას ხანგრძლივი ექსპოზიციითაც კი.

თერმოდინამიკური გამოთვლებისა და ექსპერიმენტული კვლევების საფუძველზე შემუშავდა ავსტენიტური ფოლადებისგან დამზადებული ნაწილების იონის აზოტიზაციის რეჟიმი, რაც შესაძლებელს ხდის შედარებით მოკლე დროში მიიღოთ მაღალი ხარისხის ღრმა აცვიათ მდგრადი არამაგნიტური კოროზიისადმი მდგრადი დიფუზიური ფენები. ქიმიურ-თერმული დამუშავების დროს ნაწილების ზედაპირიდან ამოღებულ იქნა ოქსიდის ფირები.

შესწავლილი იქნა სტანდარტული ავსტენიტური ფოლადები 45Kh14N14V2M (EI69), 12Kh18N10T (EYa1T); 25Kh18N8V2 (EI946) და ექსპერიმენტული მაღალი აზოტი, შემუშავებული ბულგარეთის მეცნიერებათა აკადემიის ლითონების მეცნიერებისა და ტექნოლოგიის ინსტიტუტის მიერ - ტიპი Kh14AG20N8F2M (0.46% N), Kh18AG11N7F (0.70% N), Kh18888%F. Kh18AG20N7F (1, 09% N), X18AG20F (1.02% N), X18AG20F (2.00% N) .

ფოლადებზე დიფუზიური ფენების სტრუქტურის შესწავლა განხორციელდა მეტალოგრაფიული, რენტგენის დიფრაქციული და რენტგენის სპექტრული მიკროანალიზის გამოყენებით. დადგენილია, რომ ნიტრიდირებული ავსტენიტური ფოლადების მაღალი აცვიათ წინააღმდეგობის სტრუქტურული კრიტერიუმია დიფუზიურ ფენაში CrN-ის ტიპის ნიტრიდების არსებობა. მიკროანალიზატორების ISM-35 CF, Cameca MS-46, Camebax 23-APR-85 მიღებული ქიმიური ელემენტების კონცენტრაციის მრუდების ანალიზმა აჩვენა, რომ სხვა მძიმე ელემენტებთან შედარებით, ქრომი ყველაზე მკვეთრად ნაწილდება ფენის სისქეზე. ნიმუშების ბირთვში ქრომის განაწილება ერთგვაროვანია.

აზოტისა და ქრომის განაწილების შესასწავლად ექსპერიმენტების განმეორებით გამეორებამ დიფუზიური შრის სისქეზე გამოავლინა მათი კონცენტრაციების სინქრონული მკვეთრი ცვლილებები. გარდა ამისა, როგორც ფენოვანი ცვეთის ტესტებმა აჩვენა, დიფუზიური ფენის მიკროზონას აზოტისა და ქრომის მაქსიმალური შემცველობით აქვს ყველაზე მაღალი აცვიათ წინააღმდეგობა (ცხრილი 1).

ცხრილი 1.

სთ, მიკრონი	ქიმიური ელემენტების შემცველობა, %				ε
სთ, მიკრონი	C	ნ	ქრ	ნი	ε
20	0,70	10,0	19,0	11,0	9,5
40	0,85	12,0	25,0	8,0	10,7
45	0,88	15,0	25,0	8,0	11,2
50	0,92	10,0	25,0	8,0	11,0
70	0,90	0	14,0	12,0	1,7
* - დაისვენე Fe შენიშვნები: 1. აცვიათ ტესტები ჩატარდა Skoda-Savin მანქანაზე. 2. შედარებითი ცვეთის წინააღმდეგობა განისაზღვრა ნახმარი ხვრელების მოცულობების თანაფარდობით სტანდარტზე (ფოლადის ნიმუში სიხისტე 51 HRC) და ტესტის ნიმუში ε = V ref / V arr (ბირთის ფარდობითი აცვიათ წინააღმდეგობა ε = 0,08 ).

რენტგენის მიკროანალიზის გამოყენებით ნიტრიდირებული ავსტენიტური ფოლადების სტრუქტურის შემდგომმა შესწავლამ შესაძლებელი გახადა დადგინდეს, რომ დიფუზიური ფენების მიკროზონებში აზოტისა და ქრომის გაზრდილი შემცველობით, შეინიშნება ნახშირბადის, ნიკელის და რკინის შემცირებული კონცენტრაცია (ცხრილი 1). ).

45Kh14N14V2M აზოტირებული ფოლადის ფენისა და ბირთვის მიკროსტრუქტურის შედარებითმა ანალიზმა, აღებული ქრომის K α გამოსხივების დამახასიათებელ ჯგუფში აჩვენა, რომ დიფუზიური ფენა შეიცავს უფრო მეტ ჯგუფს "თეთრი წერტილების" - ქრომის ნაერთებს, ვიდრე ბირთვში.

მაგნიტური გამტარიანობის ფენა-ფენა გაზომვები F 1.067 მაგნიტოსკოპის გამოყენებით და ფერიტის ფაზის შემცველობის განსაზღვრა MF-10I ფერეტომეტრზე აჩვენა, რომ ავსტენიტური ფოლადისგან დამზადებული ნაწილების იონური ნიტრირების შემუშავებული მეთოდი ხელს უწყობს არამაგნიტური დიფუზიის წარმოებას. ფენები (ცხრილი 2).

ცხრილი 2.

ასევე აღმოჩნდა, რომ აზოტირებულ ფოლადებს 45Kh14N14V2M და Kh14AG20N8F2M აქვთ დამაკმაყოფილებელი კოროზიის წინააღმდეგობა.

ახალი გზით ტექნოლოგიური პროცესიდამუშავდა 45Kh14N14V2M ფოლადისგან დამზადებული გადაცემათა პარტია. დეტალები დაემთხვა ტექნიკური მოთხოვნები. მიკრო და მაკროსტრუქტურულმა ანალიზმა დაადასტურა, რომ მექანიზმებს აქვთ მაღალი ხარისხის ერთგვაროვანი დიფუზიური ფენა 270 მკმ სისქით.

ხანგრძლივი სამრეწველო ტესტირების შემდეგ, გადაცემებზე ხილული დეფექტები არ აღმოჩნდა. შემდგომმა კონტროლმა აჩვენა, რომ მექანიზმების გეომეტრიული ზომები შეესაბამება ტექნოლოგიურ მოთხოვნებს, ასევე ნაწილების სამუშაო ზედაპირებზე ცვეთის არარსებობას, რაც დადასტურდა მიკროსტრუქტურული ანალიზით.

დასკვნა.ავსტენიტური ფოლადისგან დამზადებული ნაწილების იონის ნიტრირების განვითარებული რეჟიმი შესაძლებელს ხდის პროცესის ხანგრძლივობის შემცირებას 5-ჯერ მეტით, ხოლო ფენის სისქე იზრდება 3-ჯერ, ხოლო ფენის აცვიათ წინააღმდეგობა - 2-ჯერ შედარებით. მსგავსი პარამეტრები ჩვეულებრივი ნიტრირების შემდეგ. გარდა ამისა, მცირდება შრომის ინტენსივობა, იზრდება წარმოების კულტურა და უმჯობესდება ეკოლოგიური მდგომარეობა.

ბიბლიოგრაფია:
1. ქიმიურ-თერმული დამუშავების პროგრესული მეთოდები / ედ. G. N. Dubinina, Ya. D. Kogan. M.: Mashinostroenie, 1979. 184 გვ.
2. ნიტრიდირება და კარბონიტრიდირება / R. Chatterjee-Fischer, F. V. Eisell, R. Hoffman et al.: Per. მასთან. მ.: მეტალურგია, 1990. 280 გვ.
3. ა.ს. 1272740 სსრკ, MKI С23С8/36.
4. Bannykh OA, Blinov VM დისპერსიული გამაგრება არამაგნიტური ვანადიუმის შემცველი ფოლადები. მ.: ნაუკა, 1980. 192 გვ.
5. Rashev TsV ლეგირებული ფოლადის წარმოება. მ.: მეტალურგია, 1981. 248 გვ.

მთავარი > დოკუმენტი

იონის აზოტიზაციის ტექნოლოგიური შესაძლებლობები სტრუქტურული და ხელსაწყოების ფოლადები

მ.ნ.ბოსიაკოვი, ს.ვ.ბონდარენკო, დ.ვ.ჟუკი, პ.ა.მატუსევიჩი

JV "Avicenna International", ბელორუსის რესპუბლიკა, მინსკი,

ქ. სურგანოვა, 2ა, 220012, ტელ. +375 17 2355002

იონ-პლაზმური ნიტრიდირება (IPA) არის დიდი ტექნოლოგიური შესაძლებლობების მქონე ფოლადისა და თუჯის პროდუქტების ქიმიურ-თერმული დამუშავების მეთოდი, რომელიც შესაძლებელს ხდის სასურველი შემადგენლობის დიფუზიური ფენების მიღებას სხვადასხვა აირისებრი საშუალებების გამოყენებით, ე.ი. დიფუზიური გაჯერების პროცესი კონტროლირებადია და მისი ოპტიმიზაცია შესაძლებელია ფენის სიღრმეზე და ზედაპირის სიხისტის სპეციფიკურ მოთხოვნილებებზე დაყრდნობით. იონის აზოტიზაციის ტემპერატურული დიაპაზონი უფრო ფართოა, ვიდრე გაზის ნიტრიდირება და 400-600 0 С-ის ფარგლებშია. მათი ოპერაციული თვისებები მნიშვნელოვნად გაიზარდა ბირთვის სიხისტის შენარჩუნებით 55-60 HRC დონეზე. თითქმის ყველა ინდუსტრიის ნაწილები და ხელსაწყოები ექვემდებარება გამკვრივების დამუშავებას IPA მეთოდით (ნახ. 1).

ბრინჯი. ერთი. იონ-პლაზმური აზოტის გამოყენება სხვადასხვა პროდუქტების გამკვრივებისთვის

IPA-ს შედეგად შეიძლება გაუმჯობესდეს პროდუქტების შემდეგი მახასიათებლები: აცვიათ წინააღმდეგობა, დაღლილობის გამძლეობა, ექსტრემალური წნევის თვისებები, სითბოს წინააღმდეგობა და კოროზიის წინააღმდეგობა. ფოლადის ნაწილების ქიმიურ-თერმული დამუშავების ფართოდ გავრცელებულ მეთოდებთან შედარებით, როგორიცაა კარბურიზაცია, კარბონიტრირება, ციანიდაცია და გაზის აზოტირება ღუმელებში, IPA მეთოდს აქვს შემდეგი ძირითადი უპირატესობები:

გარემო

IPA-ს უპირატესობები ასევე გამოიხატება ძირითადი წარმოების ხარჯების მნიშვნელოვან შემცირებაში. ასე რომ, მაგალითად, ღუმელებში გაზის აზოტირებასთან შედარებით, IPA უზრუნველყოფს:

თანამედროვე მოთხოვნები

გამკვრივებასთან შედარებით IPA დამუშავება საშუალებას იძლევა:

გამორიცხეთ დეფორმაციები; გაზარდეთ აზოტირებული ზედაპირის მომსახურების ვადა 2-5-ჯერ. IPA-ის გამოყენება კარბურიზაციის, ნიტროკარბურიზაციის, გაზის ან თხევადი აზოტირების, მოცულობითი ან მაღალი სიხშირის გამკვრივების ნაცვლად, საშუალებას გაძლევთ დაზოგოთ ძირითადი აღჭურვილობა და საწარმოო არეები, შეამციროთ მანქანებისა და ტრანსპორტირების ხარჯები, შეამციროთ ელექტროენერგიის და აქტიური აირისებრი საშუალებების მოხმარება. IPA-ს მოქმედების პრინციპი არის ის, რომ გამონადენი (p = 200-1000 Pa) აზოტის შემცველი აირისებრი გარემოში კათოდს - ნაწილებს - და ანოდს - ვაკუუმის კამერის კედლებს შორის - აღგზნებულია ანომალიური სიკაშკაშის გამონადენი, რომელიც წარმოიქმნება. აქტიური გარემო (იონები, ატომები, აღგზნებული მოლეკულები), რომელიც უზრუნველყოფს ნიტრიდირებული ფენის წარმოქმნას, რომელიც შედგება გარე - ნიტრიდის ზონისა და მის ქვეშ მდებარე დიფუზიური ზონისგან. ტექნოლოგიური ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ იონის აზოტიზაციის ეფექტურობაზე, არის პროცესის ტემპერატურა, გაჯერების ხანგრძლივობა, წნევა, შემადგენლობა და სამუშაო აირის ნარევის მოხმარება. პროცესის ტემპერატურასითბოს გაცვლაში ჩართული დამუხტვის ფართობი და კედელთან სითბოს გაცვლის ეფექტურობა (ეკრანების რაოდენობა) განსაზღვრავს გამონადენის შესანარჩუნებლად საჭირო სიმძლავრეს და პროდუქტების სასურველ ტემპერატურას. ტემპერატურის არჩევანი დამოკიდებულია იმაზე. ნიტრიდწარმომქმნელი ელემენტებით ნიტრიდირებული ფოლადის შენადნობის ხარისხი: რაც უფრო მაღალია შენადნობის ხარისხი, მით უფრო მაღალია ტემპერატურა. დამუშავების ტემპერატურა უნდა იყოს მინიმუმ 10-20 0 C-ით დაბალი, ვიდრე წრთობის ტემპერატურა. პროცესის ხანგრძლივობა და ტემპერატურაგაჯერება განსაზღვრავს ფენის სიღრმეს, სიხისტის განაწილებას სიღრმეზე და ნიტრიდის ზონის სისქეს. გაჯერების საშუალების შემადგენლობადამოკიდებულია დამუშავებული ფოლადის შენადნობის ხარისხზე და მოთხოვნებზე აზოტირებული ფენის სიხისტესა და სიღრმეზე. პროცესის წნევაუნდა იყოს ისეთი, რომ უზრუნველყოს პროდუქტების ზედაპირის მჭიდრო „მორგება“ და მიიღოს ერთიანი აზოტირებული ფენა. ამასთან, გასათვალისწინებელია, რომ პროცესის ყველა ეტაპზე გამონადენი უნდა იყოს ანომალიური, ანუ მუხტის ყველა ნაწილის ზედაპირი მთლიანად უნდა იყოს დაფარული ლუმინესცენციით, ხოლო გამონადენის დენის სიმკვრივე უნდა იყოს ნორმალურ სიმკვრივეზე მეტი. ამისთვის მოცემული ზეწოლაგაზის გაცხელების ეფექტის გათვალისწინებით გამონადენის კათოდური რეგიონში. ახალი თაობის IPA ერთეულების მოსვლასთან ერთად, რომლებიც იყენებენ წყალბადის, აზოტისა და არგონის შემადგენლობის კონტროლირებად ნარევებს, როგორც სამუშაო გარემოს, ასევე „პულსირებულ“ და არა პირდაპირი დენის პლაზმას, მნიშვნელოვნად გაიზარდა იონის აზოტირების პროცესის წარმოება. კომბინირებული გათბობის გამოყენება (კამერის „ცხელი“ კედლები) ან გაძლიერებული თერმული დაცვა (სამმაგი სითბოს ფარი), კამერაში გაზის შემადგენლობისა და წნევის დამოუკიდებლად რეგულირების შესაძლებლობასთან ერთად, შესაძლებელს ხდის თხელი საჭრელი კიდეების გადახურების თავიდან აცილებას. საჭრელი ხელსაწყოს დამუშავების დროს დამუხტვის გაცხელებისას, ზუსტად აკონტროლოთ გაჯერების დრო და, შესაბამისად, ფენის სიღრმე, რადგან პროდუქტების გაცხელება შესაძლებელია აზოტისგან თავისუფალ გარემოში, მაგალითად, Ar+H 2-ის ნარევში. სამუშაო პალატაში ეფექტური თბოიზოლაცია (სამმაგი თბოიზოლაცია) იძლევა დაბალი სპეციფიკური ენერგიის მოხმარების მქონე პროდუქტების დამუშავების საშუალებას, რაც საშუალებას იძლევა მინიმუმამდე დაიყვანოს ტემპერატურული განსხვავებები დატვირთვის დროს დამუშავების დროს. ამას მოწმობს მიკროსიხისტის განაწილება აზოტირებული ფენის სიღრმეზე მუხტის სხვადასხვა ადგილას მდებარე ნიმუშებისთვის (ნახ. 2).

ბრინჯი. 2. მიკროსიხისტის განაწილება აზოტირებული ფენის სიღრმეზე სამი ნიმუშისთვის, რომლებიც მდებარეობს გალიის სხვადასხვა ადგილას.

a, c - გადაცემათა კოლოფი მასით 10.1 კგ, 51 ცალი, st - 40X, მოდული 4.5, ექსპოზიცია 16 საათი, T = 530 0 C;

b, d - გადაცემათა კოლოფი მასით 45 კგ, 11 ც., st - 38KhN3MFA, მოდული 3.25 (გარე რგოლი)

და 7 მმ (შიდა გვირგვინი), ექსპოზიცია 16 საათი, Т=555 0 С.

იონის ნიტრიდირება არის ნაწილების გამკვრივების დამუშავების ეფექტური მეთოდი შენადნობი სტრუქტურული ფოლადები: გადაცემათა კოლოფი, რგოლის გადაცემათა კოლოფი, გადაცემათა ლილვები, ლილვები, ღეროები, ღერძიანი და ცილინდრული მექანიზმები, შეერთებები, რთული გეომეტრიული კონფიგურაციის მექანიზმების ლილვები და ა.შ. ლილვები და ა.შ.) დაბალი და საშუალო სიზუსტით, რომლებიც არ საჭიროებს შემდგომ დაფქვას. ამ ტიპის თერმული დამუშავება ეკონომიკურად მიუღებელია საშუალო და დაბალი დატვირთვის მაღალი სიზუსტის ნაწილების წარმოებაში, რადგან ამ დამუშავებისას შეიმჩნევა მნიშვნელოვანი დეფორმაცია და საჭიროა შემდგომი დაფქვა. შესაბამისად დაფქვისას აუცილებელია გამაგრებული ფენის მნიშვნელოვანი სისქის მოცილება. IPA-ს შეუძლია მნიშვნელოვნად შეამციროს ნაწილების დეფორმაცია და დეფორმაცია, ხოლო ზედაპირის უხეშობა შეინარჩუნოს Ra = 0.63 ... 1.2 μm ფარგლებში, რაც საშუალებას იძლევა უმეტეს შემთხვევაში გამოიყენოს IPA, როგორც დასრულების მკურნალობა. როგორც ჩარხების მრეწველობაშია გამოყენებული, მექანიზმების იონური აზოტირება მნიშვნელოვნად ამცირებს ჩარხების ხმაურის მახასიათებლებს, რითაც ზრდის მათ კონკურენტუნარიანობას ბაზარზე. IPA ყველაზე ეფექტურია ფართომასშტაბიანი მსგავსი ნაწილების დამუშავებისას: გადაცემათა კოლოფი, ლილვები, ღერძები, დაკბილული ლილვები, ლილვით დაკბილული გადაცემათა კოლოფი და ა.შ. პლაზმური აზოტირებულ მექანიზმებს აქვთ უკეთესი განზომილებიანი სტაბილურობა კარბუზერებულ მექანიზმებთან შედარებით და მათი გამოყენება შესაძლებელია დამატებითი დამუშავების გარეშე. ამავდროულად, გვერდითი ზედაპირის ტარების სიმძლავრე და კბილის ფუძის სიძლიერე, რომელიც მიიღწევა პლაზმის ნიტრიდინგის გამოყენებით, შეესაბამება გამაგრებულ მექანიზმებს (ცხრილი 1).

ცხრილი 1

ფოლადების დაღლილობის წინააღმდეგობის მახასიათებლები, დამოკიდებულია მექანიზმების გამკვრივების მეთოდებზე

ფოლადის ტიპი	დამუშავების ტიპი	მოღუნვის გამძლეობის ზღვარი, მპა	ზედაპირული კონტაქტის გამძლეობის ლიმიტი, MPa	კბილის ფლანგის სიხისტე, HV
შენადნობი	გამკვრივება
გაუმჯობესებული (40X, 40XH, 40XFA, 40XH2MA, 40XMFA, 38XM, 38XH3MFA, 38X2H2MFA, 30X2NM და ა.შ.)	აზოტირება
ნორმალიზებული	პლაზმური ან ინდუქციური გამკვრივება
სპეციალური ნიტრიდირებული (38HMYUA, 38H2MYUA, 35HYUA, 38HVFYUA, 30H3MF და ა.შ.)	აზოტირება
შენადნობი	კარბურიზირება და ნიტროკარბურიზაცია

კარბურირებული, დაბალ და საშუალო შენადნობიანი ფოლადებისგან (18KhGT, 20KhNZA, 20KhGNM, 25KhGT, 40Kh, 40KhN, 40KhFA და ა.შ.) დამზადებული ნაწილების იონური აზოტირებით დამზადებული ნახშირწყლოვანი, დაბალ და საშუალო შენადნობიანი ფოლადებისგან დამზადებული ნაწილების გამკვრივების დამუშავებისას, აუცილებელია გამაგრება – მოცულობითი გამკვრივება დასაწყისში. და წრთობა 241-285 HB სიმტკიცემდე (ზოგიერთი ფოლადისთვის - 269-302 HB), შემდეგ დამუშავება და, ბოლოს, იონური აზოტირება. იმისათვის, რომ უზრუნველყოს პროდუქტების მინიმალური დეფორმაცია სტრესის შემსუბუქების აზოტირებამდე, რეკომენდირებულია ადუღება ჩატარდეს დამცავ გაზის ატმოსფეროში და დადუღების ტემპერატურა უნდა იყოს უფრო მაღალი ვიდრე აზოტის ტემპერატურა. დამუშავება უნდა განხორციელდეს ზუსტი დამუშავების წინ. ჩამოყალიბდა აზოტოვანი ფენის სიღრმე მითითებული პროდუქტები, დამზადებულია ფოლადებისგან 40Kh, 18KhGT, 25KhGT, 20Kh2N4A და ა.შ., არის 0,3-0,5 მმ სიმტკიცე 500-800 HV, დამოკიდებულია ფოლადის კლასის მიხედვით (ნახ. 3). უფრო მძიმე დატვირთვის პირობებში მომუშავე მექანიზმებისთვის, აზოტიანი ფენა უნდა იყოს 0,6-0,8 მმ დონეზე თხელი ნიტრიდის ზონით ან საერთოდ მის გარეშე.

ბრინჯი. 3. მიკროსიხისტის განაწილება აზოტირებული ფენის სიღრმეზე სხვადასხვა ფოლადებისთვის

გამაგრებული ფენის თვისებების ოპტიმიზაცია განისაზღვრება საბაზისო მასალის მახასიათებლების (ბირთის სიხისტე) და ნიტრიდირებული ფენის პარამეტრების კომბინაციით. დატვირთვის ბუნება განსაზღვრავს დიფუზიური ფენის სიღრმეს, ნიტრიდის ფენის ტიპსა და სისქეს:

აცვიათ - g'- ან e-ფენა; დინამიური დატვირთვა - ნიტრიდის ფენის შეზღუდული სისქე ან საერთოდ არ არის ნიტრიდური ფენა; კოროზია - ელ.ფენა. დამოუკიდებელი მენეჯმენტიგაზის ნარევის თითოეული კომპონენტის ნაკადის სიჩქარე, სამუშაო პალატაში წნევა და პროცესის ტემპერატურის ცვალებადობა შესაძლებელს ხდის სხვადასხვა სიღრმისა და სიხისტის ფენების ჩამოყალიბებას (ნახ. 4), რაც უზრუნველყოფს სტაბილურ ხარისხს. დამუშავების თვისებების მინიმალური გავრცელებით ნაწილიდან ნაწილამდე და მუხტიდან მუხტამდე (ნახ. ხუთი).

ბრინჯი. 4. მიკროსიხისტის განაწილება ფოლადის აზოტირებული ფენის სიღრმეზე 40Kh

1, 3, 5 - ერთსაფეხურიანი პროცესი;

2.4 - ორეტაპიანი პროცესი შინაარსის მიხედვითნ 2 სამუშაო ნარევში

1,2 – თ=530 0 C, ტ=16 საათი; 3-თ=560 0 C, ტ=16 საათი;

4 – თ=555 0 C, ტ\u003d 15 საათი, 5 - T \u003d 460 0 C, t = 16 საათი

ბრინჯი. ხუთი. მიკროსიხისტის გავრცელება აზოტირებული ფენის სიღრმეზე

ფოლადისთვის 40Kh (a) და 38KhNZMFA (b) სერიული პროცესებისთვის.

იონის ნიტრიდირება ფართოდ არის ცნობილი, როგორც ერთ-ერთი ეფექტური მეთოდებიგაზარდოს საჭრელი ხელსაწყოების აცვიათ წინააღმდეგობა მაღალსიჩქარიანი ფოლადებიკლასები R6M5, R18, R6M5K5, R12F4K5 და ა.შ. ნიტრიდინგი ზრდის ხელსაწყოს ცვეთა წინააღმდეგობას და მის სითბოს წინააღმდეგობას. ხელსაწყოს აზოტირებული ზედაპირი, რომელსაც აქვს ხახუნის შემცირებული კოეფიციენტი და გაუმჯობესებული ხახუნის საწინააღმდეგო თვისებები, უზრუნველყოფს ჩიპების ადვილად მოცილებას და ხელს უშლის ჩიპების წებოვნებას. ჭრის კიდეებიდა აცვიათ ხვრელების წარმოქმნა, რაც შესაძლებელს ხდის კვების და ჭრის სიჩქარის გაზრდას. აზოტირებული მაღალსიჩქარიანი ფოლადის ოპტიმალური სტრუქტურაა მაღალი აზოტის მარტენზიტი, რომელიც არ შეიცავს ჭარბი ნიტრიდებს. ეს სტრუქტურა უზრუნველყოფილია ხელსაწყოს ზედაპირის აზოტით გაჯერებით 480-520 0 C ტემპერატურაზე მოკლევადიანი აზოტირებისას (1 საათამდე). ამ შემთხვევაში, წარმოიქმნება გამაგრებული ფენა 20-40 μm სიღრმეზე 1000-1200 HV0.5 ზედაპირის მიკროსიხისტით, ბირთვის სიმტკიცით 800-900 HV (ნახ. 6) და ხელსაწყოს სიცოცხლე იონის აზოტირების შემდეგ. იზრდება 2-8-ჯერ, რაც დამოკიდებულია მისი ტიპისა და დამუშავებული მასალის ტიპზე.

ბრინჯი. 6. ფოლადის აზოტიანი ფენის სტრუქტურა R6M5 (a) და მიკროსიხისტის განაწილება ფენის სიღრმეზე (b).

ხელსაწყოს იონური აზოტიზაციის მთავარი უპირატესობა არის მხოლოდ დიფუზიური გამაგრებული ფენის ან ზედაპირზე მონოფაზური Fe 4 N ნიტრიდის ('-ფაზა) მიღების შესაძლებლობა, განსხვავებით კლასიკური გაზის აზოტირებისგან ამიაკის, სადაც. ნიტრიდის ფენა შედგება ორი ფაზისგან - '+ , რომელიც წარმოადგენს შიდა დაძაბულობის წყაროს ფაზის საზღვარზე და იწვევს გამაგრებული ფენის მტვრევადობას და აქერცვლას ექსპლუატაციის დროს. იონის აზოტირება ასევე გამძლეობის გაზრდის ერთ-ერთი მთავარი მეთოდია. ჭედური ხელსაწყოები და საინექციო ჩამოსხმის მოწყობილობაფოლადებიდან 5KhNM, 4Kh5MFS, 3Kh2V8, 4Kh5V2FS, 4Kh4VMFS, 38Kh2MYUA, Kh12, Kh12M, Kh12F1. იონის აზოტირების შედეგად შეიძლება გაუმჯობესდეს პროდუქტების შემდეგი მახასიათებლები:

ჭედური ჭურვები ცხელი ჭედვისთვის და ყალიბები ლითონებისა და შენადნობების ჩამოსხმისთვის - გაიზარდა აცვიათ წინააღმდეგობა, მცირდება ლითონის წებოვნება. ალუმინის ჩამოსხმის ფორმები - აზოტირებული ფენა ხელს უშლის ლითონის წებოვნებას თხევადი ჭავლის არეში და ყალიბის შევსების პროცესი ნაკლებად ტურბულენტულია, რაც ზრდის ყალიბების სიცოცხლეს, ხოლო ჩამოსხმა უფრო მაღალი ხარისხისაა.მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს იონის ნიტრიდირებას და ხელსაწყოს მუშაობას სიცივის დროს (T< 250 0 С) обработки – вытяжка, гибка, штамповка, прессование, резка, чеканка и прошивка. Основные требования, обеспечивающие высокую работоспособность такого инструмента – высокая прочность при сжатии, износостойкость и сопротивление холодной ударной нагрузке – достигаются в результате упрочняющей обработки методом ионного азотирования. Если для инструмента используется высокохромистая сталь (12% хрома), то азотированный слой должен быть только диффузионным, если низколегированные стали – то дополнительно к диффузионному слою должен быть γ-слой – твердый и пластичный. Особенностью ионного азотирования высокохромистых сталей является то, что выбирая температуру процесса можно в широких пределах сохранять твердость сердцевины изделия, задаваемую предварительной термической обработкой (табл. 2). Для получения износостойкого поверхностного слоя при сохранении вязкой сердцевины штампа необходимо проводить вначале закалку с отпуском на вторичную твердость, размерную обработку и затем ионное азотирование. Для исключения или сведения к минимуму деформаций, возникающих при ионном азотировании штампового инструмента, перед окончательной механической обработкой рекомендуется проводить отжиг в среде инертного газа при температуре как минимум на 20 С ниже температуры отпуска. При необходимости применяют полировку азотированных рабочих поверхностей.

ცხრილი 2.

შენადნობი ფოლადების მახასიათებლები იონ-პლაზმის აზოტიზაციის შემდეგ.

ფოლადის კლასი	გულის სიმტკიცეედანაშაული	პროცესის ტემპერატურა 0 FROM	ფენის მახასიათებლები			რეკომენდებული კავშირის ფენის ტიპი
ფოლადის კლასი	გულის სიმტკიცეედანაშაული	პროცესის ტემპერატურა 0 FROM	სიღრმე, მმ	ტელევიზორი, HV 1	რთული ფენის სისქე,	რეკომენდებული კავშირის ფენის ტიპი
ფოლადები ცხელი მუშაობისთვის




ფოლადები ცივი სამუშაოებისთვის

იონის აზოტიზაციის ტემპერატურული დიაპაზონი უფრო ფართოა, ვიდრე გაზის ნიტრიდირება და 400-600 0 С-ის ფარგლებშია. მათი ოპერაციული თვისებები მნიშვნელოვნად გაიზარდა ბირთვის სიხისტის შენარჩუნებით 55-60 HRC დონეზე.

თითქმის ყველა ინდუსტრიის ნაწილები და ხელსაწყოები ექვემდებარება გამკვრივების დამუშავებას IPA მეთოდით (ნახ. 1).

ბრინჯი. ერთი.

ფოლადის ნაწილების ქიმიურ-თერმული დამუშავების ფართოდ გამოყენებულ მეთოდებთან შედარებით, როგორიცაა კარბურიზაცია, კარბონიტრირება, ციანიდაცია და გაზის აზოტირება ღუმელებში, IPA მეთოდს აქვს შემდეგი ძირითადი უპირატესობები:

ნიტრიდირებული ნაწილების უფრო მაღალი ზედაპირის სიმტკიცე;
არ არის ნაწილების დეფორმაცია დამუშავების შემდეგ და მაღალი ზედაპირის დასრულება;
გამძლეობის ლიმიტის გაზრდა და დამუშავებული ნაწილების აცვიათ წინააღმდეგობის გაზრდა;
დამუშავების დაბალი ტემპერატურა, რის გამოც ფოლადში არ ხდება სტრუქტურული გარდაქმნები;
ყრუ და ხვრელების დამუშავების შესაძლებლობა;
· აზოტირებული ფენის სიხისტის შენარჩუნება 600-650 C-მდე გაცხელების შემდეგ;
მოცემული კომპოზიციის ფენების მიღების შესაძლებლობა;
შეუზღუდავი ზომისა და ფორმის პროდუქტების დამუშავების შესაძლებლობა;
არ არის გარემოს დაბინძურება;
წარმოების კულტურის გაუმჯობესება;
დამუშავების ღირებულების რამდენჯერმე შემცირება.

IPA-ს უპირატესობები ასევე გამოიხატება ძირითადი წარმოების ხარჯების მნიშვნელოვან შემცირებაში.

ასე რომ, მაგალითად, ღუმელებში გაზის აზოტირებასთან შედარებით, IPA უზრუნველყოფს:

· დამუშავების ხანგრძლივობის 2-5-ჯერ შემცირება, როგორც დამუხტვის გაცხელებისა და გაგრილების დროის შემცირებით, ასევე იზოთერმული ზემოქმედების დროის შემცირებით;
· გამაგრებული ფენის მტვრევადობის შემცირება;
· სამუშაო აირების მოხმარების 20-100-ჯერ შემცირება;
· ენერგიის მოხმარების შემცირება 1,5-3-ჯერ;
დეპასივაციის ოპერაციის გამორიცხვა;
დეფორმაციის შემცირება ისე, რომ გამოირიცხოს დასრულების სახეხი;
· ეკრანის დაცვის სიმარტივე და საიმედოობა გაუმაგრებელი ზედაპირების აზოტირებისგან;
· წარმოების სანიტარიული და ჰიგიენური პირობების გაუმჯობესება;
ტექნოლოგიის სრული შესაბამისობა გარემოს დაცვის ყველა თანამედროვე მოთხოვნასთან.

გამკვრივებასთან შედარებით IPA დამუშავება საშუალებას იძლევა:

მოერიდეთ დეფორმაციებს
· აზოტირებული ზედაპირის მომსახურების ვადის გაზრდა 2-5-ჯერ.

IPA-ის გამოყენება კარბურიზაციის, ნიტროკარბურიზაციის, გაზის ან თხევადი აზოტირების, მოცულობითი ან მაღალი სიხშირის გამკვრივების ნაცვლად, საშუალებას გაძლევთ დაზოგოთ ძირითადი აღჭურვილობა და საწარმოო არეები, შეამციროთ მანქანებისა და ტრანსპორტირების ხარჯები, შეამციროთ ელექტროენერგიის და აქტიური აირისებრი საშუალებების მოხმარება.

IPA-ს მოქმედების პრინციპია ის, რომ გამონადენი (p = 200-1000 Pa) აზოტის შემცველი აირისებრი გარემოში კათოდს - ნაწილებს - და ანოდს - ვაკუუმური კამერის კედლებს შორის - აღგზნებულია არანორმალური სიკაშკაშის გამონადენი, რომელიც იქმნება. აქტიური გარემო (იონები, ატომები, აღგზნებული მოლეკულები), რომელიც უზრუნველყოფს ნიტრიდირებული ფენის ფორმირებას, რომელიც შედგება გარე - ნიტრიდის ზონისა და მის ქვეშ მდებარე დიფუზიური ზონისგან.

ტექნოლოგიური ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ იონის აზოტიზაციის ეფექტურობაზე, არის პროცესის ტემპერატურა, გაჯერების ხანგრძლივობა, წნევა, შემადგენლობა და სამუშაო აირის ნარევის მოხმარება.

პროცესის ტემპერატურასითბოს გაცვლაში ჩართული დამუხტვის ფართობი და კედელთან სითბოს გაცვლის ეფექტურობა (ეკრანების რაოდენობა) განსაზღვრავს გამონადენის შესანარჩუნებლად საჭირო სიმძლავრეს და პროდუქციის სასურველი ტემპერატურის უზრუნველსაყოფად. ტემპერატურის არჩევანი დამოკიდებულია ნიტრიდირებული ფოლადის ნიტრიდწარმომქმნელ ელემენტებთან შენადნობის ხარისხზე: რაც უფრო მაღალია შენადნობის ხარისხი, მით უფრო მაღალია ტემპერატურა.

დამუშავების ტემპერატურა უნდა იყოს მინიმუმ 10-20 0 C-ით დაბალი, ვიდრე წრთობის ტემპერატურა.

პროცესის ხანგრძლივობა და ტემპერატურაგაჯერება განსაზღვრავს ფენის სიღრმეს, სიხისტის განაწილებას სიღრმეზე და ნიტრიდის ზონის სისქეს.

გაჯერების საშუალების შემადგენლობადამოკიდებულია დამუშავებული ფოლადის შენადნობის ხარისხზე და მოთხოვნებზე აზოტირებული ფენის სიხისტესა და სიღრმეზე.

პროცესის წნევაუნდა იყოს ისეთი, რომ უზრუნველყოს პროდუქტების ზედაპირის მჭიდრო „მორგება“ და მიიღოს ერთიანი აზოტირებული ფენა. ამასთან, გასათვალისწინებელია, რომ პროცესის ყველა ეტაპზე გამონადენი უნდა იყოს ანომალიური, ანუ მუხტის ყველა ნაწილის ზედაპირი მთლიანად უნდა იყოს დაფარული ლუმინესცენციით, ხოლო გამონადენის დენის სიმკვრივე უნდა იყოს ნორმალურ სიმკვრივეზე მეტი. მოცემული წნევისთვის, გაზის გაცხელების ეფექტის გათვალისწინებით გამონადენის კათოდური რეგიონში.

ახალი თაობის IPA ერთეულების მოსვლასთან ერთად, რომლებიც იყენებენ წყალბადის, აზოტისა და არგონის შემადგენლობის კონტროლირებად ნარევებს, როგორც სამუშაო გარემოს, ასევე „პულსირებულ“ და არა პირდაპირი დენის პლაზმას, მნიშვნელოვნად გაიზარდა იონის აზოტირების პროცესის წარმოება.

კომბინირებული გათბობის გამოყენება (კამერის „ცხელი“ კედლები) ან გაძლიერებული თერმული დაცვა (სამმაგი სითბოს ფარი), კამერაში გაზის შემადგენლობისა და წნევის დამოუკიდებლად რეგულირების შესაძლებლობასთან ერთად, შესაძლებელს ხდის თხელი საჭრელი კიდეების გადახურების თავიდან აცილებას. საჭრელი ხელსაწყოს დამუშავების დროს დამუხტვის გაცხელებისას, ზუსტად აკონტროლოთ გაჯერების დრო და, შესაბამისად, ფენის სიღრმე, რადგან პროდუქტების გაცხელება შესაძლებელია აზოტისგან თავისუფალ გარემოში, მაგალითად, Ar+H 2-ის ნარევში.

სამუშაო პალატაში ეფექტური თბოიზოლაცია (სამმაგი თბოიზოლაცია) იძლევა დაბალი სპეციფიკური ენერგიის მოხმარების მქონე პროდუქტების დამუშავების საშუალებას, რაც საშუალებას იძლევა მინიმუმამდე დაიყვანოს ტემპერატურული განსხვავებები დატვირთვის დროს დამუშავების დროს. ამას მოწმობს მიკროსიხისტის განაწილება აზოტირებული ფენის სიღრმეზე მუხტის სხვადასხვა ადგილას მდებარე ნიმუშებისთვის (ნახ. 2).

ბრინჯი. 2.

a, c - გადაცემათა კოლოფი მასით 10.1 კგ, 51 ცალი, st - 40X, მოდული 4.5, ექსპოზიცია 16 საათი, T = 530 0 С;

b, d - გადაცემათა კოლოფი მასით 45 კგ, 11 ც., st - 38KhN3MFA, მოდული 3.25 (გარე გვირგვინი) და 7 მმ (შიდა გვირგვინი), ექსპოზიცია 16 საათი, T = 555 0 C.

იონის ნიტრიდირება არის ნაწილების გამკვრივების დამუშავების ეფექტური მეთოდი შენადნობი სტრუქტურული ფოლადები: გადაცემათა კოლოფი, გადაცემათა რგოლები, გადაცემათა ლილვები, ლილვები, ღეროები, თაღოვანი და ცილინდრული მექანიზმები, შეერთებები, რთული გეომეტრიული კონფიგურაციის მექანიზმის ლილვები და ა.შ.

Carburizing, nitrocarburizing და მაღალი სიხშირის გამკვრივება თავს ამართლებს ძლიერ დატვირთული ნაწილების წარმოებაში (სიჩქარის ბორბლები, ღერძები, ლილვები და ა.შ.) დაბალი და საშუალო სიზუსტით, რომლებიც არ საჭიროებს შემდგომ დაფქვას.

ამ ტიპის თერმული დამუშავება ეკონომიკურად მიუღებელია საშუალო და დაბალი დატვირთვის მაღალი სიზუსტის ნაწილების წარმოებაში, რადგან ამ დამუშავებისას შეიმჩნევა მნიშვნელოვანი დეფორმაცია და საჭიროა შემდგომი დაფქვა. შესაბამისად დაფქვისას აუცილებელია გამაგრებული ფენის მნიშვნელოვანი სისქის მოცილება.

IPA-ს შეუძლია მნიშვნელოვნად შეამციროს ნაწილების დეფორმაცია და დეფორმაცია, ხოლო ზედაპირის უხეშობა შეინარჩუნოს Ra = 0.63 ... 1.2 μm ფარგლებში, რაც საშუალებას იძლევა უმეტეს შემთხვევაში გამოიყენოს IPA, როგორც დასრულების მკურნალობა.

როგორც ჩარხების მრეწველობაშია გამოყენებული, მექანიზმების იონური აზოტირება მნიშვნელოვნად ამცირებს ჩარხების ხმაურის მახასიათებლებს, რითაც ზრდის მათ კონკურენტუნარიანობას ბაზარზე.

IPA ყველაზე ეფექტურია ფართომასშტაბიანი მსგავსი ნაწილების დამუშავებისას: გადაცემათა კოლოფი, ლილვები, ღერძები, დაკბილული ლილვები, ლილვით დაკბილული გადაცემათა კოლოფი და ა.შ. პლაზმური აზოტირებულ მექანიზმებს აქვთ უკეთესი განზომილებიანი სტაბილურობა კარბუზერებულ მექანიზმებთან შედარებით და მათი გამოყენება შესაძლებელია დამატებითი დამუშავების გარეშე. ამავდროულად, გვერდითი ზედაპირის ტარების სიმძლავრე და კბილის ფუძის სიძლიერე, რომელიც მიიღწევა პლაზმის ნიტრიდინგის გამოყენებით, შეესაბამება გამაგრებულ მექანიზმებს (ცხრილი 1).

ცხრილი 1. ფოლადების დაღლილობის წინააღმდეგობის მახასიათებლები, დამოკიდებულია მექანიზმების გამკვრივების მეთოდებზე

40Kh, 18KhGT, 25KhGT, 20Kh2N4A და ა.შ. ამ პროდუქტებზე წარმოქმნილი აზოტიანი ფენის სიღრმე არის 0,3-0,5 მმ სიმტკიცე 500-800 HV, დამოკიდებულია ფოლადის კლასის მიხედვით (ნახ. 3).

უფრო მძიმე დატვირთვის პირობებში მომუშავე მექანიზმებისთვის, აზოტიანი ფენა უნდა იყოს 0,6-0,8 მმ დონეზე თხელი ნიტრიდის ზონით ან საერთოდ მის გარეშე.

ბრინჯი. 3.

აცვიათ - "- ან - ფენა;
· დინამიური დატვირთვა - ნიტრიდის ფენის შეზღუდული სისქე ან საერთოდ არ არის ნიტრიდური ფენა;
· კოროზია - - ფენა.

გაზის ნარევის თითოეული კომპონენტის დინების სიჩქარის დამოუკიდებელი კონტროლი, სამუშაო პალატაში წნევა და პროცესის ტემპერატურის ცვალებადობა შესაძლებელს ხდის სხვადასხვა სიღრმისა და სიხისტის ფენების ჩამოყალიბებას (ნახ. 4), რითაც უზრუნველყოფს დამუშავების სტაბილური ხარისხი თვისებების მინიმალური გავრცელებით ნაწილიდან ნაწილამდე და მუხტიდან მუხტამდე (ნახ. 5).

ბრინჯი. 4.

1, 3, 5 -ერთსაფეხურიანი პროცესი;
2,4 - ორეტაპიანი პროცესი N შინაარსით 2 სამუშაო ნარევში
1,2 - T=530 0 C, t=16 საათი; 3 - T=560 0 C, t=16 საათი;
4 - T=555 0 C, t=15 საათი, 5 - T = 460 0 C, t = 16 საათი

ბრინჯი. ხუთი.

იონის ნიტრიდირება ფართოდ არის ცნობილი, როგორც ერთ-ერთი ეფექტური მეთოდი საჭრელი ხელსაწყოების აცვიათ წინააღმდეგობის გაზრდის მიზნით მაღალსიჩქარიანი ფოლადებიკლასები R6M5, R18, R6M5K5, R12F4K5 და ა.შ.

ნიტრიდირება აუმჯობესებს ხელსაწყოს ცვეთის წინააღმდეგობას და სითბოს წინააღმდეგობას. ხელსაწყოს აზოტირებული ზედაპირი, რომელსაც აქვს ხახუნის შემცირებული კოეფიციენტი და გაუმჯობესებული ხახუნის საწინააღმდეგო თვისებები, უზრუნველყოფს ჩიპების მოცილებას, ასევე ხელს უშლის ჩიპების საჭრელ კიდეებზე შეწებებას და ნახვრეტების წარმოქმნას, რაც შესაძლებელს ხდის გაზარდოს კვების და ჭრის სიჩქარე.

აზოტირებული მაღალსიჩქარიანი ფოლადის ოპტიმალური სტრუქტურაა მაღალი აზოტის მარტენზიტი, რომელიც არ შეიცავს ჭარბი ნიტრიდებს. ეს სტრუქტურა უზრუნველყოფილია ხელსაწყოს ზედაპირის აზოტით გაჯერებით 480-520 0 C ტემპერატურაზე მოკლევადიანი აზოტირებისას (1 საათამდე). ამ შემთხვევაში, წარმოიქმნება გამაგრებული ფენა 20-40 μm სიღრმეზე 1000-1200 HV0.5 ზედაპირის მიკროსიხისტით, ბირთვის სიმტკიცით 800-900 HV (ნახ. 6) და ხელსაწყოს სიცოცხლე იონის აზოტირების შემდეგ. იზრდება 2-8-ჯერ მისი ტიპისა და დამუშავებული მასალის მიხედვით.

ბრინჯი. 6.

ხელსაწყოს იონური აზოტირების მთავარი უპირატესობა არის მხოლოდ დიფუზიური გამაგრებული ფენის, ან ზედაპირზე მონოფაზური Fe 4 N ნიტრიდის მქონე ფენის („ფაზა“) მიღების შესაძლებლობა, განსხვავებით კლასიკური გაზის აზოტიზაციისგან ამიაკის, სადაც ნიტრიდის ფენა შედგება ორი ფაზისაგან - "+", რომელიც წარმოადგენს შიდა სტრესის წყაროს ფაზის საზღვარზე და იწვევს გამაგრებული ფენის მტვრევადობას და აქერცვლას ექსპლუატაციის დროს.

იონის აზოტირება ასევე გამძლეობის გაზრდის ერთ-ერთი მთავარი მეთოდია. ჭედური ხელსაწყოები და საინექციო ჩამოსხმის მოწყობილობაფოლადებიდან 5KhNM, 4Kh5MFS, 3Kh2V8, 4Kh5V2FS, 4Kh4VMFS, 38Kh2MYUA, Kh12, Kh12M, Kh12F1.

იონის აზოტირების შედეგად შეიძლება გაუმჯობესდეს პროდუქტების შემდეგი მახასიათებლები:

· ჭედური ჭურვები ცხელი ჭედვისთვის და ყალიბები ლითონებისა და შენადნობების ჩამოსხმისთვის - გაიზარდა აცვიათ წინააღმდეგობა, მცირდება ლითონის წებოვნება.
· ალუმინის Die Casting Mouls - აზოტირებული ფენა ხელს უშლის ლითონის წებოვნებას თხევადი ჭავლის არეში და ყალიბის შევსების პროცესი ნაკლებად ტურბულენტულია, რაც ზრდის ყალიბების სიცოცხლეს, ხოლო ჩამოსხმა უფრო მაღალი ხარისხისაა.

მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს იონის ნიტრიდირებას და ხელსაწყოს მუშაობას სიცივის დროს (T< 250 0 С) обработки - вытяжка, гибка, штамповка, прессование, резка, чеканка и прошивка.

ძირითადი მოთხოვნები, რომლებიც უზრუნველყოფენ ასეთი ხელსაწყოს მაღალ შესრულებას - მაღალი კომპრესიული სიმტკიცე, აცვიათ წინააღმდეგობა და ცივი შოკის დატვირთვისადმი წინააღმდეგობა - მიიღწევა იონის აზოტირებით გამკვრივების დამუშავების შედეგად.

თუ ხელსაწყოსათვის გამოიყენება მაღალი ქრომის ფოლადი (12% ქრომი), მაშინ აზოტიანი ფენა უნდა იყოს მხოლოდ დიფუზიური, თუ დაბალშენადნობის ფოლადები, მაშინ დიფუზიური ფენის გარდა უნდა იყოს z ფენა - მყარი და დრეკადი.

მაღალი ქრომის ფოლადების იონის აზოტირების თავისებურება ის არის, რომ პროცესის ტემპერატურის არჩევით, შესაძლებელია პროდუქტის ბირთვის სიხისტის შენარჩუნება ფართო დიაპაზონში, რაც დადგენილია წინასწარი თერმული დამუშავებით (ცხრილი 2).

აცვიათ მდგრადი ზედაპირული ფენის მისაღებად დრეკადი საყრდენის ბირთვის შენარჩუნებისას, ჯერ საჭიროა ჩაქრობა ჩამქრალი მეორადი სიმტკიცე, განზომილებიანი დამუშავება და შემდეგ იონური აზოტირება.

იმისათვის, რომ თავიდან იქნას აცილებული ან მინიმუმამდე დაიყვანოთ დეფორმაციები, რომლებიც წარმოიქმნება ჭედური ხელსაწყოს იონური აზოტირების დროს, რეკომენდირებულია დუღილის ჩატარება ინერტული აირის ატმოსფეროში ტემპერატურაზე მინიმუმ 20 ° C ტემპერატურაზე, საბოლოო დამუშავებამდე.

საჭიროების შემთხვევაში გამოიყენეთ აზოტირებული სამუშაო ზედაპირების გასაპრიალებელი.

ცხრილი 2. შენადნობი ფოლადების მახასიათებლები იონ-პლაზმის აზოტიზაციის შემდეგ.

ფოლადის კლასი	ბირთვის სიმტკიცე, HRC	პროცესის ტემპერატურა	ფენის მახასიათებლები	რეკომენდებული კავშირის ფენის ტიპი
	სიღრმე, მმ	პოვ. TV-st, HV 1	დამაკავშირებელი ფენის სისქე, μm
ფოლადები ცხელი მუშაობისთვის




ფოლადები ცივი სამუშაოებისთვის

გაჯერების საშუალების შემადგენლობის, პროცესის ტემპერატურისა და ხანგრძლივობის ცვლილებით შესაძლებელია სხვადასხვა სიღრმისა და სიხისტის ფენების წარმოქმნა (ნახ. 7.8).

პუნჩი, რომლის წონაა 237 კგ
ყალიბი 1060 კგ.

ბრინჯი. 7. აზოტირებული ფენის სიღრმეზე (c, d) დამუშავების (a, b) და მიკროსიხისტის განაწილების მაგალითები.

ამრიგად, როგორც მსოფლიო გამოცდილება გვიჩვენებს, იონური აზოტირების ტექნოლოგიის გამოყენება სტრუქტურული ფოლადისგან დამზადებული პროდუქტების გამკვრივების დასამუშავებლად, ასევე საჭრელი და ჭედური ხელსაწყოებისთვის, ეს ტექნოლოგია ეფექტურია და შედარებით მარტივი დასანერგად, განსაკუთრებით პულსირებული დენის პლაზმის გამოყენებით.

ლითონის თვისებების გაუმჯობესება შეიძლება მოხდეს მისი ქიმიური შემადგენლობის შეცვლით. ამის მაგალითია ფოლადის აზოტირება - შედარებით ახალი ტექნოლოგიაზედაპირის ფენის გაჯერება აზოტით, რომლის გამოყენება სამრეწველო მასშტაბით დაიწყო დაახლოებით ერთი საუკუნის წინ. განხილული ტექნოლოგია შემოთავაზებული იყო ფოლადისგან დამზადებული პროდუქციის ზოგიერთი ხარისხის გასაუმჯობესებლად. მოდით განვიხილოთ უფრო დეტალურად, თუ როგორ არის ფოლადი გაჯერებული აზოტით.

აზოტის დანიშვნა

ბევრი ადამიანი ადარებს კარბურიზაციას და ნიტრიდირებას, რადგან ორივე შექმნილია ნაწილის მუშაობის მკვეთრად გაზრდის მიზნით. აზოტის ინექციის ტექნოლოგიას აქვს რამდენიმე უპირატესობა კარბურიზაციასთან შედარებით, რომელთა შორის არ არის საჭირო ბილეტის ტემპერატურის გაზრდა იმ მნიშვნელობებამდე, რომლებზეც ხდება ატომური გისოსის მიმაგრება. ასევე აღნიშნულია, რომ აზოტის გამოყენების ტექნოლოგია პრაქტიკულად არ ცვლის ბლანკების ხაზოვან ზომებს, რის გამოც მისი გამოყენება შესაძლებელია დასრულების შემდეგ. ბევრ საწარმოო ხაზზე, ჩამქრალი და დაფქული ნაწილები აზოტირებულია, თითქმის მზად არის წარმოებისთვის, მაგრამ ზოგიერთი თვისება უნდა გაუმჯობესდეს.

აზოტის დანიშნულება დაკავშირებულია ძირითადი შესრულების ცვლილებასთან ნაწილის გაცხელების პროცესში გარემოში, რომელიც ხასიათდება ამიაკის მაღალი კონცენტრაციით. ასეთი ზემოქმედების გამო, ზედაპირის ფენა გაჯერებულია აზოტით და ნაწილი იძენს შემდეგ საოპერაციო თვისებებს:

ზედაპირის აცვიათ წინააღმდეგობა მნიშვნელოვნად გაიზარდა გაზრდილი სიხისტის ინდექსის გამო.
გაუმჯობესებულია გამძლეობის ღირებულება და ლითონის სტრუქტურის დაღლილობის ზრდის წინააღმდეგობის გაწევა.
ბევრ ინდუსტრიაში, აზოტის გამოყენება დაკავშირებულია ანტიკოროზიული წინააღმდეგობის გაცემის საჭიროებასთან, რომელიც შენარჩუნებულია წყალთან, ორთქლთან ან ჰაერთან მაღალი ტენიანობის კონტაქტში.

ზემოაღნიშნული ინფორმაცია განსაზღვრავს, რომ აზოტის შედეგები უფრო მნიშვნელოვანია, ვიდრე კარბურიზაცია. პროცესის დადებითი და უარყოფითი მხარეები დიდწილად დამოკიდებულია არჩეულ ტექნოლოგიაზე. უმეტეს შემთხვევაში, გადატანილი მოქმედება შენარჩუნებულია მაშინაც კი, როდესაც სამუშაო ნაწილი 600 გრადუს ცელსიუს ტემპერატურამდე თბება, ცემენტირების შემთხვევაში ზედაპირული ფენა კარგავს სიმტკიცეს და სიმტკიცეს 225 გრადუს ცელსიუსამდე გახურების შემდეგ.

აზოტის პროცესის ტექნოლოგია

მრავალი თვალსაზრისით, ფოლადის აზოტირების პროცესი აღემატება სხვა მეთოდებს, რომლებიც მოიცავს ლითონის ქიმიური შემადგენლობის შეცვლას. ფოლადის ნაწილების აზოტირების ტექნოლოგიას აქვს შემდეგი მახასიათებლები:

უმეტეს შემთხვევაში, პროცედურა ტარდება დაახლოებით 600 გრადუს ცელსიუს ტემპერატურაზე. ნაწილი მოთავსებულია დალუქულ რკინის მაყუჩის ღუმელში, რომელიც მოთავსებულია ღუმელში.
აზოტის რეჟიმების გათვალისწინებით, მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული ტემპერატურა და შენახვის დრო. სხვადასხვა ფოლადისთვის, ეს მაჩვენებლები მნიშვნელოვნად განსხვავდება. ასევე, არჩევანი დამოკიდებულია იმაზე, თუ რა შესრულებაა საჭირო.
ამიაკი მიეწოდება ცილინდრიდან შექმნილ ლითონის კონტეინერში. მაღალი ტემპერატურა იწვევს ამიაკის დაშლას, აზოტის მოლეკულების გამოთავისუფლებას.
აზოტის მოლეკულები შეაღწევს ლითონს დიფუზიის პროცესის გავლის გამო. ამის გამო ზედაპირზე აქტიურად წარმოიქმნება ნიტრიდები, რომლებიც ხასიათდება გაზრდილი წინააღმდეგობით მექანიკური სტრესის მიმართ.
ქიმიურ-თერმული ზემოქმედების პროცედურა ამ შემთხვევაში არ ითვალისწინებს უეცარ გაგრილებას. როგორც წესი, აზოტის ღუმელი აცივდება ამიაკის ნაკადთან და ნაწილთან ერთად ისე, რომ ზედაპირი არ იჟანგება. აქედან გამომდინარე, განხილული ტექნოლოგია შესაფერისია უკვე დასრულებული ნაწილების თვისებების შესაცვლელად.

საჭირო პროდუქტის მოპოვების კლასიკური პროცესი აზოტირებით მოიცავს რამდენიმე ეტაპს:

მოსამზადებელი თერმული დამუშავება, რომელიც შედგება გამკვრივებისა და წრთობისაგან. მოცემულ რეჟიმში ატომური გისოსის გადაწყობის გამო, სტრუქტურა უფრო ბლანტი ხდება და სიძლიერე იზრდება. გაგრილება შეიძლება მოხდეს წყალში ან ზეთში, სხვა საშუალო - ეს ყველაფერი დამოკიდებულია იმაზე, თუ რამდენად მაღალი ხარისხის უნდა იყოს პროდუქტი.
შემდეგი, დამუშავება ხორციელდება სასურველი ფორმისა და ზომის მისაცემად.
ზოგიერთ შემთხვევაში, საჭიროა პროდუქტის გარკვეული ნაწილების დაცვა. დაცვა ხორციელდება თხევადი შუშის ან თუნუქის წასმით დაახლოებით 0,015 მმ სისქის ფენით. ამის გამო, ზედაპირზე იქმნება დამცავი ფილმი.
ფოლადის აზოტირება ხორციელდება ერთ-ერთი ყველაზე შესაფერისი მეთოდით.
მიმდინარეობს სამუშაოები დამუშავების დასრულებაზე, დამცავი ფენის მოცილებაზე.

აზოტის შემდეგ მიღებული ფენა, რომელიც წარმოდგენილია ნიტრიდით, არის 0,3-დან 0,6 მმ-მდე, რითაც გამორიცხავს გამკვრივების პროცედურის საჭიროებას. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ნიტრიდირება შედარებით ცოტა ხნის წინ ხორციელდება, მაგრამ ლითონის ზედაპირის ფენის გარდაქმნის პროცესი უკვე თითქმის მთლიანად არის შესწავლილი, რამაც შესაძლებელი გახადა მნიშვნელოვნად გაზარდოს გამოყენებული ტექნოლოგიის ეფექტურობა.

ლითონები და შენადნობები, რომლებიც ექვემდებარება აზოტირებას

არსებობს გარკვეული მოთხოვნები, რომლებიც ვრცელდება ლითონებზე მოცემული პროცედურის განხორციელებამდე. როგორც წესი, ყურადღება ექცევა ნახშირბადის კონცენტრაციას. ნიტრიდისთვის შესაფერისი ფოლადების ტიპები ძალიან განსხვავებულია, მთავარი პირობაა ნახშირბადის პროპორცია 0,3-0,5%. საუკეთესო შედეგები მიიღწევა შენადნობი შენადნობების გამოყენებისას, რადგან დამატებითი მინარევები ხელს უწყობს დამატებითი მყარი ნიტრიტების წარმოქმნას. ლითონის ქიმიური დამუშავების მაგალითია შენადნობების ზედაპირული ფენის გაჯერება, რომელიც შეიცავს მინარევებს ალუმინის, ქრომის და სხვა სახით. განსახილველ შენადნობებს ჩვეულებრივ მოიხსენიებენ, როგორც ნიტრაშენადნობებს.

აზოტის შეყვანა ხორციელდება შემდეგი ფოლადის კლასების გამოყენებისას:

თუ ექსპლუატაციის დროს ნაწილზე განხორციელდება მნიშვნელოვანი მექანიკური ეფექტი, მაშინ არჩეულია ბრენდი 38X2MYUA. იგი შეიცავს ალუმინს, რომელიც იწვევს დეფორმაციის წინააღმდეგობის შემცირებას.
ჩარხების მრეწველობაში ყველაზე ფართოდ გამოიყენება 40X და 40XFA ფოლადები.
ლილვების წარმოებაში, რომლებიც ხშირად ექვემდებარებიან ღუნვის დატვირთვას, გამოიყენება 38KhGM და 30KhZM კლასები.
თუ წარმოების დროს აუცილებელია ხაზოვანი ზომების მაღალი სიზუსტის მიღება, მაგალითად, საწვავის განყოფილებების ნაწილების შექმნისას, მაშინ გამოიყენება ფოლადის კლასი 30KhZMF1. ზედაპირის სიმტკიცის და მისი სიხისტის საგრძნობლად გაზრდის მიზნით, წინასწარ ტარდება კაჟით შენადნობი.

ყველაზე შესაფერისი ფოლადის კლასის არჩევისას, მთავარია დაიცვან მდგომარეობა, რომელიც დაკავშირებულია ნახშირბადის პროცენტთან და ასევე გავითვალისწინოთ მინარევების კონცენტრაცია, რაც ასევე მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს ლითონის შესრულების თვისებებზე.

აზოტის ძირითადი ტიპები

არსებობს რამდენიმე ტექნოლოგია, რომლითაც ხდება ფოლადის აზოტირება. მაგალითისთვის ავიღოთ შემდეგი სია:

ამიაკი-პროპანის გარემო. გაზის აზოტირება დღეს ძალიან ფართოდ არის გავრცელებული. ამ შემთხვევაში ნარევი წარმოდგენილია ამიაკისა და პროპანის კომბინაციით, რომლებიც მიიღება 1-დან 1-ის თანაფარდობით. როგორც პრაქტიკა გვიჩვენებს, გაზის აზოტირება ასეთი საშუალების გამოყენებისას მოითხოვს გათბობას 570 გრადუს ცელსიუსამდე და შენარჩუნებას. 3 საათი. შედეგად მიღებული ნიტრიდების ფენა ხასიათდება მცირე სისქით, მაგრამ ამავე დროს, აცვიათ წინააღმდეგობა და სიმტკიცე გაცილებით მაღალია, ვიდრე კლასიკური ტექნოლოგიის გამოყენებით. ფოლადის ნაწილების აზოტირება ამ შემთხვევაში შესაძლებელს ხდის ლითონის ზედაპირის სიხისტის გაზრდას 600-1100 HV-მდე.
მბზინავი გამონადენი არის ტექნიკა, რომელიც ასევე მოიცავს აზოტის შემცველი საშუალების გამოყენებას. მისი თავისებურება მდგომარეობს აზოტირებული ნაწილების კათოდთან შეერთებაში, მაფლი მოქმედებს როგორც დადებითი მუხტი. კათოდის შეერთებით შესაძლებელია პროცესის რამდენჯერმე დაჩქარება.
თხევადი გარემო გამოიყენება ცოტა ნაკლებად ხშირად, მაგრამ ასევე ხასიათდება მაღალი ეფექტურობით. ამის მაგალითია ტექნოლოგია, რომელიც გულისხმობს გამდნარი ციანიდის ფენის გამოყენებას. გათბობა ხორციელდება 600 გრადუს ტემპერატურაზე, ექსპოზიციის პერიოდი 30 წუთიდან 3 საათამდეა.

მრეწველობაში ყველაზე გავრცელებულია აირისებრი საშუალება, დიდი ჯგუფის ერთდროულად დამუშავების შესაძლებლობის გამო.

კატალიზური აირის ნიტრიდირება

ამ ტიპის ქიმიური დამუშავება გულისხმობს ღუმელში განსაკუთრებული ატმოსფეროს შექმნას. დისოცირებული ამიაკი წინასწარ მუშავდება სპეციალურ კატალიზურ ელემენტზე, რაც მნიშვნელოვნად ზრდის იონიზირებული რადიკალების რაოდენობას. ტექნოლოგიის მახასიათებლები შემდეგია:

ამიაკის წინასწარი მომზადება შესაძლებელს ხდის მყარი ხსნარის დიფუზიის პროპორციის გაზრდას, რაც ამცირებს რეაქციის ქიმიური პროცესების პროპორციას აქტიური ნივთიერების გარემოდან რკინაში გადასვლისას.
ითვალისწინებს სპეციალური აღჭურვილობის გამოყენებას, რომელიც უზრუნველყოფს ყველაზე ხელსაყრელ პირობებს ქიმიური დამუშავებისთვის.

ვრცელდება ამ მეთოდითრამდენიმე ათეული წლის განმავლობაში, საშუალებას გაძლევთ შეცვალოთ არა მხოლოდ ლითონების, არამედ ტიტანის შენადნობების თვისებები. აღჭურვილობის დამონტაჟებისა და გარემოს მომზადების მაღალი ხარჯები განსაზღვრავს ტექნოლოგიის გამოყენებას კრიტიკული ნაწილების მოსაპოვებლად, რომლებსაც უნდა ჰქონდეთ ზუსტი ზომები და გაზრდილი აცვიათ წინააღმდეგობა.

ნიტრიდირებული ლითონის ზედაპირების თვისებები

საკმაოდ მნიშვნელოვანია საკითხი, თუ რა სიმტკიცე მიიღწევა აზოტირებული ფენის. სიხისტის განხილვისას მხედველობაში მიიღება დამუშავებული ფოლადის ტიპი:

ნახშირბადოვანი ფოლადი შეიძლება ჰქონდეს სიმტკიცე 200-250HV ფარგლებში.
შენადნობი შენადნობები აზოტიზაციის შემდეგ იძენს სიმტკიცეს 600-800HV დიაპაზონში.
ნიტრაშენადნობებს, რომლებიც შეიცავს ალუმინს, ქრომს და სხვა ლითონებს, შეუძლიათ მიიღონ სიმტკიცე 1200HV-მდე.

იცვლება ფოლადის სხვა თვისებებიც. მაგალითად, იზრდება ფოლადის კოროზიის წინააღმდეგობა, რის გამოც მისი გამოყენება შესაძლებელია აგრესიულ გარემოში. თავად აზოტის შეყვანის პროცესი არ იწვევს დეფექტების გაჩენას, რადგან გათბობა ხორციელდება ტემპერატურამდე, რომელიც არ ცვლის ატომურ გისოსს.

აზოტირება, რომლის დროსაც ფოლადის პროდუქტის ზედაპირული ფენა გაჯერებულია აზოტით, შედარებით ცოტა ხნის წინ გამოიყენება სამრეწველო მასშტაბით. დამუშავების ასეთი მეთოდი, რომელიც შემოთავაზებულია აკადემიკოს ნ.პ. ჩიჟევსკი საშუალებას იძლევა გააუმჯობესოს ფოლადის შენადნობებისგან დამზადებული პროდუქტების მრავალი მახასიათებელი.

ტექნოლოგიის არსი

ფოლადის აზოტირებას, როდესაც შევადარებთ ამ ლითონის დამუშავების ისეთ პოპულარულ მეთოდს, როგორიცაა კარბურიზაცია, აქვს მრავალი მნიშვნელოვანი უპირატესობა. სწორედ ამიტომ დაიწყო ამ ტექნოლოგიის გამოყენება, როგორც ძირითადი გზა ფოლადის ხარისხის მახასიათებლების გასაუმჯობესებლად.

აზოტის დროს ფოლადის პროდუქტს არ ექვემდებარება მნიშვნელოვანი თერმული ზემოქმედება, ხოლო მისი ზედაპირის ფენის სიმტკიცე მნიშვნელოვნად იზრდება. მნიშვნელოვანია, რომ ნიტრიდირებული ნაწილების ზომები არ შეიცვალოს. ეს შესაძლებელს ხდის ამ დამუშავების მეთოდის გამოყენებას ფოლადის ნაწარმზე, რომელიც უკვე გამაგრებულია მაღალი ტემპერატურით და დაფქულია საჭირო გეომეტრიულ პარამეტრებზე. აზოტიზაციის შემდეგ, ან როგორც პროცესს ხშირად უწოდებენ, ფოლადი შეიძლება დაუყონებლივ დაექვემდებაროს გაპრიალებას ან დასრულების სხვა მეთოდებს.

ფოლადის აზოტირება მდგომარეობს იმაში, რომ ლითონი ექვემდებარება გათბობას გარემოში, რომელიც ხასიათდება ამიაკის მაღალი შემცველობით. ასეთი დამუშავების შედეგად აზოტით გაჯერებული ლითონის ზედაპირული ფენით ხდება შემდეგი ცვლილებები.

იმის გამო, რომ ფოლადის ზედაპირის ფენის სიმტკიცე იზრდება, ნაწილის აცვიათ წინააღმდეგობა უმჯობესდება.
პროდუქტის დაღლილობის სიძლიერე იზრდება.
პროდუქტის ზედაპირი ხდება კოროზიისადმი მდგრადი. ასეთი სტაბილურობა შენარჩუნებულია, როდესაც ფოლადი შედის კონტაქტში წყალთან, ტენიან ჰაერთან და ორთქლ-ჰაერთან.

ნიტრიდინგის შესრულება შესაძლებელს ხდის ფოლადის სიხისტის უფრო სტაბილური ინდიკატორების მიღებას, ვიდრე კარბურიზაციისას. ამგვარად, პროდუქტის ზედაპირული ფენა, რომელიც ექვემდებარება აზოტირებას, ინარჩუნებს სიმტკიცეს 550–600°C ტემპერატურაზე გაცხელების დროსაც, ხოლო ცემენტაციის შემდეგ, ზედაპირის ფენის სიხისტე შეიძლება დაიწყოს პროდუქტის გაცხელების დროსაც კი. 225°C-ზე ზემოთ. ფოლადის ზედაპირის ფენის სიმტკიცის მახასიათებლები აზოტირების შემდეგ 1,5–2-ჯერ მეტია, ვიდრე გამკვრივების ან კარბურიზაციის შემდეგ.

როგორ მიმდინარეობს აზოტიზაციის პროცესი?

ლითონის ნაწილები მოთავსებულია ჰერმეტულად დალუქულ მაფლში, რომელიც შემდეგ დამონტაჟებულია აზოტის ღუმელში. ღუმელში მაფლს ნაწილთან ერთად აცხელებენ ტემპერატურამდე, რომელიც ჩვეულებრივ 500-600°C-ის ფარგლებშია და შემდეგ ინახება გარკვეული დროის განმავლობაში ამ ტემპერატურულ რეჟიმში.

იმისათვის, რომ ჩამოყალიბდეს სამუშაო გარემო მაფლის შიგნით, რომელიც აუცილებელია ნიტრიდაციის გასაგრძელებლად, მას ამიაკი მიეწოდება ზეწოლის ქვეშ. როდესაც თბება, ამიაკი იწყებს დაშლას მის შემადგენელ ელემენტებად, ეს პროცესი აღწერილია შემდეგი ქიმიური ფორმულით:

2NH 3 → 6H + 2N.

ასეთი რეაქციის დროს გამოთავისუფლებული ატომური აზოტი იწყებს დიფუზირებას მეტალში, საიდანაც მზადდება სამუშაო ნაწილი, რაც იწვევს მის ზედაპირზე ნიტრიდების წარმოქმნას, რომლებიც ხასიათდება მაღალი სიმტკიცეთ. შედეგის დასაფიქსირებლად და ნაწილის ზედაპირის დაჟანგვის თავიდან ასაცილებლად, მაფლი პროდუქტთან და მასში მყოფ ამიაკთან ერთად, ნელ-ნელა გაცივდება აზოტის ღუმელთან ერთად.

ნიტრიდის ფენას, რომელიც წარმოიქმნება ლითონის ზედაპირზე აზოტირების დროს, შეიძლება ჰქონდეს სისქე 0,3–0,6 მმ დიაპაზონში. ეს სავსებით საკმარისია იმისათვის, რომ პროდუქტს მიეცეს საჭირო სიმტკიცის მახასიათებლები. ამ ტექნოლოგიით დამუშავებული ფოლადი არ შეიძლება დაექვემდებაროს დამუშავების დამატებით მეთოდებს.

პროცესები, რომლებიც ხდება ფოლადის პროდუქტის ზედაპირულ ფენაში მისი აზოტირების დროს საკმაოდ რთულია, მაგრამ უკვე კარგად არის შესწავლილი მეტალურგიული ინდუსტრიის სპეციალისტების მიერ. ასეთი პროცესების შედეგად, დამუშავებული ლითონის სტრუქტურაში წარმოიქმნება შემდეგი ფაზები:

მყარი ხსნარი Fe 3 N, რომელიც ხასიათდება აზოტის შემცველობით 8-11,2% ფარგლებში;
Fe 4 N-ის მყარი ხსნარი, რომელიც შეიცავს 5,7–6,1% აზოტს;
α-რკინაში წარმოქმნილი აზოტის ხსნარი.

ლითონის სტრუქტურაში დამატებითი α-ფაზა იქმნება, როდესაც აზოტის ტემპერატურა იწყება 591°-ზე მეტისმეტად. იმ მომენტში, როდესაც მოცემული ფაზის აზოტით გაჯერების ხარისხი აღწევს მაქსიმუმს, ლითონის სტრუქტურაში წარმოიქმნება ახალი ფაზა. ევტექტოიდური დაშლა ლითონის სტრუქტურაში ხდება მაშინ, როდესაც მისი გაჯერების ხარისხი აზოტით აღწევს 2,35%-ს.

მაღალტექნოლოგიური შიდა წვის ძრავების სარქველები უნდა გაიარონ აზოტის პროცესი

ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ აზოტიზაციაზე

ძირითადი ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ ნიტრიდზე, არის:

ტემპერატურა, რომელზეც ასეთი ტექნოლოგიური ოპერაცია ხორციელდება;
მაფლზე მიწოდებული გაზის წნევა;
ღუმელში ნაწილის ექსპოზიციის ხანგრძლივობა.

ასეთი პროცესის ეფექტურობაზე ასევე მოქმედებს ამიაკის დისოციაციის ხარისხი, რომელიც, როგორც წესი, 15-45% ფარგლებშია. აზოტის ტემპერატურის მატებასთან ერთად, წარმოქმნილი ფენის სიმტკიცე მცირდება, მაგრამ მეტალის სტრუქტურაში აზოტის დიფუზიის პროცესი აჩქარებს. ლითონის ზედაპირული ფენის სიხისტის დაქვეითება მისი აზოტიზაციის დროს ხდება მის შემადგენლობაში შემავალი შენადნობი ელემენტების ნიტრიდების შედედების გამო.

აზოტის პროცესის დასაჩქარებლად და მისი ეფექტურობის გაზრდის მიზნით გამოიყენება მისი განხორციელების ორეტაპიანი სქემა. ნიტრირების პირველი ეტაპი ასეთი სქემის გამოყენებისას ხორციელდება არაუმეტეს 525 ° ტემპერატურაზე. ეს შესაძლებელს ხდის ფოლადის პროდუქტის ზედაპირულ ფენას მაღალი სიხისტის მინიჭებას. პროცედურის მეორე ეტაპის ჩასატარებლად ნაწილს აცხელებენ 600–620° ტემპერატურამდე, ხოლო ნიტრიდირებული ფენის სიღრმე აღწევს საჭირო მნიშვნელობებს და თავად პროცესი თითქმის გაორმაგებულია. ამ ტექნოლოგიით დამუშავებული ფოლადის პროდუქტის ზედაპირის ფენის სიმტკიცე არ არის დაბალი, ვიდრე ერთსაფეხურიანი მეთოდით დამუშავებული პროდუქტების ანალოგიური პარამეტრი.

აზოტირებული ფოლადების სახეები

როგორც ნახშირბადოვანი, ასევე ის, ვინც ხასიათდება ნახშირბადის შემცველობით 0,3–0,5% დიაპაზონში, შეიძლება დამუშავდეს ნიტრიდინგის ტექნოლოგიის გამოყენებით. მაქსიმალური ეფექტი ასეთი გამოყენებისას ტექნოლოგიური ოპერაციამიღწეულია თუ მას ექვემდებარება ფოლადები, რომელთა ქიმიური შემადგენლობა მოიცავს შენადნობ ელემენტებს, რომლებიც ქმნიან მყარ და სითბოს მდგრად ნიტრიდებს. ასეთი ელემენტები, კერძოდ, მოიცავს მოლიბდენს, ალუმინს, ქრომს და მსგავსი მახასიათებლების მქონე სხვა ლითონებს. მოლიბდენის შემცველი ფოლადები არ ექვემდებარება ისეთ ნეგატიურ ფენომენს, როგორიც არის ტემპერამენტის მტვრევადობა, რაც ხდება მაშინ, როდესაც ფოლადის პროდუქტი ნელა გაცივდება. სხვადასხვა კლასის ფოლადის ნიტრირების შემდეგ იძენს შემდეგ სიმტკიცეს:

შენადნობი ელემენტები ფოლადის ქიმიურ შემადგენლობაში ზრდის აზოტირებული ფენის სიმტკიცეს, მაგრამ ამავე დროს ამცირებს მის სისქეს. ისეთი ქიმიური ელემენტები, როგორიცაა ვოლფრამი, მოლიბდენი, ქრომი და ნიკელი, ყველაზე აქტიურ გავლენას ახდენენ აზოტის ფენის სისქეზე.

პროდუქტის მოცულობიდან გამომდინარე, რომელიც ექვემდებარება აზოტირების პროცედურას, ისევე როგორც მისი ექსპლუატაციის პირობებს, რეკომენდებულია ფოლადის გარკვეული კლასის გამოყენება ასეთი ტექნოლოგიური ოპერაციისთვის. ასე რომ, ტექნოლოგიური პრობლემის შესაბამისად, რომელიც უნდა მოგვარდეს, ექსპერტები გვირჩევენ გამოიყენონ პროდუქტები შემდეგი ფოლადის კლასებიდან აზოტირებისთვის.

38X2MYUA

ეს არის ფოლადი, რომელსაც აზოტირების შემდეგ აქვს გარე ზედაპირის მაღალი სიმტკიცე. ასეთი ფოლადის ქიმიურ შემადგენლობაში შემავალი ალუმინი ამცირებს პროდუქტის დეფორმაციის წინააღმდეგობას, მაგრამ ამავე დროს ხელს უწყობს მისი გარე ზედაპირის სიხისტისა და აცვიათ წინააღმდეგობის გაზრდას. ფოლადის ქიმიური შემადგენლობიდან ალუმინის გამორიცხვა შესაძლებელს ხდის მისგან უფრო რთული კონფიგურაციის პროდუქტების შექმნას.

40X, 40HFA

ეს შენადნობი ფოლადები გამოიყენება მანქანების ხელსაწყოების ინდუსტრიაში გამოყენებული ნაწილების დასამზადებლად.

30H3M, 38HGM, 38HNMFA, 38HN3MA

ეს ფოლადები გამოიყენება პროდუქტების წარმოებისთვის, რომლებიც ექვემდებარებიან ხშირ ციკლურ დატვირთვას მათი ექსპლუატაციის დროს.

30X3MF1

პროდუქტები მზადდება ამ ფოლადის შენადნობიდან, რომლის გეომეტრიული პარამეტრების სიზუსტე ექვემდებარება მაღალ მოთხოვნებს. ამ ფოლადისგან დამზადებულ ნაწილებს (ეს ძირითადად საწვავის აღჭურვილობის ნაწილებია) უფრო მაღალი სიხისტის მისაცემად შეიძლება მის ქიმიურ შემადგენლობას დაემატოს სილიციუმი.

აზოტიზაციის ტექნოლოგიური სქემა

ჩვეულებრივი გაზის ნიტრიდინგის, პლაზმის ინოვაციური აზოტიზაციის ან იონის აზოტიზაციის შესასრულებლად, სამუშაო ნაწილი ექვემდებარება პროცესის ეტაპების სერიას.

მოსამზადებელი თერმული დამუშავება

ასეთი დამუშავება გულისხმობს პროდუქტის გამკვრივებას და მის მაღალ წრთობას. გამკვრივება, როგორც ამ პროცედურის ნაწილი, ხორციელდება დაახლოებით 940 ° ტემპერატურაზე, ხოლო სამუშაო ნაწილის გაგრილება ხორციელდება ზეთში ან წყალში. ჩაქრობის შემდეგ შემდგომი წრთობა, რომელიც ხდება 600–700 ° ტემპერატურაზე, შესაძლებელს ხდის დამუშავებული ლითონის მინიჭებას სიმტკიცით, რომლითაც ის ადვილად იჭრება.

მექანიკური აღდგენა

ეს ოპერაცია სრულდება მისი დაფქვით, რაც იძლევა საშუალებას მიიყვანოთ ნაწილის გეომეტრიული პარამეტრები საჭირო მნიშვნელობებამდე.

პროდუქტის ნაწილების დაცვა, რომლებიც არ საჭიროებენ აზოტირებას

ასეთი დაცვა ხორციელდება თუნუქის ან თხევადი მინის თხელი ფენით (არაუმეტეს 0,015 მმ). ამისათვის გამოიყენება ელექტროლიზის ტექნოლოგია. ამ მასალების ფილმი, რომელიც წარმოიქმნება პროდუქტის ზედაპირზე, არ აძლევს აზოტს მის შიდა სტრუქტურაში შეღწევის საშუალებას.

თავად აზოტიზაციის შესრულება

მომზადებული პროდუქტი ექვემდებარება დამუშავებას აირისებრ გარემოში.

დასრულება

ეს ეტაპი აუცილებელია იმისათვის, რომ პროდუქტის გეომეტრიული და მექანიკური მახასიათებლები საჭირო მნიშვნელობებამდე მივიდეს.

ნაწილის გეომეტრიული პარამეტრების ცვლილების ხარისხი აზოტირების დროს, როგორც ზემოთ აღინიშნა, ძალიან მცირეა და ის დამოკიდებულია ფაქტორებზე, როგორიცაა აზოტით გაჯერებული ზედაპირის ფენის სისქე; პროცედურის ტემპერატურული რეჟიმი. სამუშაო ნაწილის დეფორმაციის თითქმის სრული არარსებობის გარანტია საშუალებას იძლევა უფრო მოწინავე ტექნოლოგია - იონური აზოტირება. იონ-პლაზმური აზოტირებისას ფოლადის პროდუქტები ექვემდებარება ნაკლებ თერმულ ზემოქმედებას, რის გამოც მათი დეფორმაცია მინიმუმამდეა დაყვანილი.

იონ-პლაზმის ინოვაციური ნიტრიდინგისგან განსხვავებით, ტრადიციული ნიტრიდირება შეიძლება განხორციელდეს 700°C-მდე ტემპერატურაზე. ამისთვის შეიძლება გამოვიყენოთ შესაცვლელი მაყუჩი ან გათბობის ღუმელში ჩაშენებული მაყუჩი. შესაცვლელი მაფლის გამოყენებამ, რომელშიც სამუშაო ნაწილები წინასწარ იტვირთება, ღუმელში დამონტაჟებამდე, შეიძლება მნიშვნელოვნად დააჩქაროს აზოტის პროცესი, მაგრამ ყოველთვის არ არის ეკონომიკურად მომგებიანი ვარიანტი (განსაკუთრებით იმ შემთხვევებში, როდესაც მუშავდება დიდი ზომის პროდუქტები. ).

სამუშაო გარემოს ტიპები

სხვადასხვა ტიპის მედია შეიძლება გამოყენებულ იქნას აზოტის შესასრულებლად. მათგან ყველაზე გავრცელებული არის გაზის საშუალება, რომელიც შედგება 50% ამიაკის და 50% პროპანისგან ან ამიაკისა და ენდოგაზისგან, მიღებული იგივე პროპორციებით. ასეთ გარემოში აზოტის პროცესი ხორციელდება 570 ° ტემპერატურაზე. ამ შემთხვევაში პროდუქტი ექვემდებარება გაზის გარემო 3 საათის განმავლობაში. ასეთი სამუშაო საშუალების გამოყენებით შექმნილ ნიტრიდულ ფენას აქვს მცირე სისქე, მაგრამ მაღალი სიმტკიცე და აცვიათ წინააღმდეგობა.

ბოლო დროს ფართოდ გამოიყენება იონ-პლაზმის აზოტიზაციის მეთოდი, რომელიც ხორციელდება აზოტის შემცველ გამონადენ გარემოში.

იონ-პლაზმის ნიტრიდირება - შეხედვა "შიგნიდან"

იონ-პლაზმის აზოტირების გამორჩეული თვისება, რომელსაც ასევე უწოდებენ მბზინავი გამონადენის მკურნალობას, არის ის, რომ სამუშაო ნაწილი და მაფლი დაკავშირებულია ელექტრო დენის წყაროსთან, ხოლო სამუშაო ნაწილი მოქმედებს როგორც უარყოფითად დამუხტული ელექტროდი, ხოლო მაფლი მოქმედებს როგორც დადებითად დამუხტული. ერთი. შედეგად, ნაწილსა და მაფლს შორის წარმოიქმნება იონური ნაკადი - ერთგვარი პლაზმა, რომელიც შედგება N 2 ან NH 3-ისგან, რის გამოც დამუშავებული ზედაპირი თბება და გაჯერებულია აზოტის საჭირო რაოდენობით.

ტრადიციული და იონ-პლაზმური აზოტირების გარდა, ფოლადის ზედაპირის აზოტით გაჯერების პროცესი შეიძლება შესრულდეს თხევად გარემოში. როგორც სამუშაო საშუალება, რომელსაც აქვს გათბობის ტემპერატურა დაახლოებით 570 °, ასეთ შემთხვევებში გამოიყენება ციანიდის მარილების დნობა. თხევად სამუშაო გარემოში განხორციელებული აზოტის დრო შეიძლება იყოს 30-დან 180 წუთამდე.