Технология азотирования

В зависимости от необходимых свойств различают:

1. Азотирование твердосное;

2. Азотирование антикоррозионное

Твердосное азотирование проводят при Т=500 – 620^оС. Основными фазами , повышающими твердость, является азотистый -твердый раствор и -фаза;-фаза имеет низкую твердость., но обладает высокими антикоррозионными свойствами, получение именно этой фазы является целью антикоррозионного азотирования.

При твердосном азотировании температуры не превышают точки А₁ для стали, т.е матрица не притерпевает никаких фазовых превращений. По этому азотированию подвергают полностью изготовленные изделия, прошедшие механическую и термическую обработку. ТО – это улучшение (температура высокого отпуска для азотированных сталей 600 – 650^оС).

Твердосное азотирование проводят либо одноступенчато, либо двухступенчато.

При одноступенчатом азотировании Т=540 – 560^оС, время насыщения. Время насыщения 36 – 60 часов. Толщина полученного слоя 0,5 – 0,8 мм. Твердость поверхности: 950 – 1050 HV.

Для ускорения процесса, используют двухступенчатое азотирование.

Первая ступень: Проходит азотирование при Т=500 – 520^оС в течении 18 – 20 часов. За это время на поверхности образуется очень твердый слой, но с высоким содержание Азота.

Вторая ступень: Т=560 – 570^оС или Т=600 – 620^оС. Время выдержки 20 – 24 часа. Толщина слоя 0,5 – 0,8 мм, а твердость 850 – 1100 HV.

Охлаждаем до 200^оС в NH₃.

Антикоррозионное азотирование проводят при Т=600 – 700^оС от 30 мин. до 6 часов. Этому азотированию подвергают любые стали.

На поверхности должна образоваться тонкая пленка -фазы.

Иногда антикоррозионное азотирование проводят приТ=770 – 850^оС – это температура закалки , а потом закаляют в масле или воде. Под слоем -фазы получается азотистый Водород, который имеет обычную твердость 700 – 900 HV. В таком сочетании структур -фаза хорошо работает на износ и сохраняет свои антикоррозионные свойства.

При азотировании повышается усталостная прочность (так как формируются сжимающие напряжения в поверхности).. Кроме того, азотирование делает не чувствительными изделия к поверхностным концентраторам напряжения.

Ионное азотирование (азотирование в тлеющем разряде)

Преимущества: интенсификация процесса азотирования.

Азотирование проводят в смеси NH₃ и N₂ при пониженном давлении. Изделие является катодом. При появлении текущего разряда, насыщающая смесь ионизируется. При этом N₂ дает положительный ион и NH₃ дает положительный ион NH⁺ b N⁺/

В рабочем пространстве присутствует электрическое статистическое поле. Поток ионов направленный к поверхности насыщаемой детали. Под действием бомбардировки, выбиваются атомы Fe, и с положительными ионами образуют высокоазотистый нитрид FeN.

FeFe

Поверхность адсорбирует высокоазотистый нитрид FeN, который имеет до 16% N. Под действием бомбардирующих ионов, нитрид распадается, и превращается в фазу с немного меньшем содержанием N.N диффундирует в поверхность, а высвободившийся атом Fe опять образовывает нитрид FeN.

Время азотирования сокращается. Кроме того, имеются другие достоинства:

1. Не такова опасность загрязнений на поверхности;

2. Бомбардировка поверхности нейтрализирует поверхность и снимает нейтрализирующие пленки;

3. Есть возможность регулировать состав слоя;

Обычно слой состоит из  и до 30мкм и -твердого раствора. -твердый раствор – это пластины. Соответственно такой слой легко воспринимает динамические нагрузки.