Азотирование стали

Процесс насыщения поверхности стальных изделий азотом при нагреве в атмосфере аммиака для повышения твердости, изно­состойкости и коррозионной стойкости называют азотированном. Азотированию подвергают чаще всего низколегированные стали, содержащие алюминий, молибден, ванадий, хром, никель другие элементы (например, стали 38ХМЮА, 18ХНВА, 18ХНМА и др.)

Различают прочностное азотирование —для повышения твёрдости и износостойкости поверхностного слоя деталей и антикоррозионное азотирование — для защиты деталей от коррозии. Применяют газовое и жидкое азотирование.

Газовое азотирование осуществляется нагревом стальных изделий до 500.. .650 °С в герметически закрытых муфелях или в печах в присутствии аммиака.

При нагреве муфеля до температуры примерно 500°С ам­миак диссоциирует с выделением атомарного азота:

2NНз→ ЗН₂+2Nат,

который адсорбируется поверхностью стальных изделий, а за­тем диффундирует вглубь, образуя нитриды Fе₄М, А1N, Мо₂N, Сг₂N и др. Дисперсные нитриды обеспечивают повышение твердости поверхностного слоя , его износостойкость и коррозионную стойкость. Азотированию подвергают гильзы цилиндров двига­телей, шестерни, клапаны, шпиндели, ходовые винты, измери­тельный инструмент (резьбовые пробки, калибры, скобы, шаб­лоны и т. д.). Азотирование применяется как для стали, так и для чугуна.

После газового азотирования термическую обработку не применяют.

Жидкое антикоррозионное азотирование осуществляют при 500-640 °С пропусканием аммиака через соляную ванну (цианистые соли или хлористый кальции и хлористый натрий) с за­груженными в нее деталями из средне- и высокоуглеродистой стали. Для защиты деталей от коррозии через расплавленную соль пропускают постоянныи ток плотностью 0,1-0,25 А/дм²;

при этом деталь является анодам, а графит -— катодом. После азотирования детали подвергают закалке для получения тре­буемой твердости поверхностного слоя.

Цианирование стали

Цианированием называют процесс одновременного насыщения поверхностных слоев стали углеродом и азотом при нагреве для повышения её твердости и износостойкости.

Цианированию подвергают низкоуглеродистые конструкционные и инструментальные быстрорежущие стали.

Различают высоко- и низкотемпературное цианирование, а также цианирование в твёрдой среде. При высоких температурах преобладает насыщение стали углеродом, а при низких—азотом.

Цианирование осуществляют погружением стальных изделий в ванны, содержащие расплавленные цианистые соли NaCN, KCN, или Ca(CN)₂ и нейтральные соли NаС1, КС1, ВаСl₂, Nа₂СОз, ВаСОз и др. Цианистые соли являются источником поверхностного насыщения стали углеродом и азотом. Высокотемпературное (800 .. . 950 "С) цианирование применяют обычно для низкоуглеродистых сталей с целью повышения твердости и износостойкости, а низкотемпературное (540., .560 °С)— для

инструментальной (быстрорежущей) стали с целью повышения режущих свойств инструментов. Цианирование в ваннах происходит вследствие диссоциации цианистого натрия и выделения атомарного азота и атомарного углерода. Диссоциация может протекать при окислении цианистого натрия кислородом воз­духа и при недостатке кислорода:

2NаСN+О₂=2NаСNO, 4NаСNО =Nа₂СОз+2NаСN+2Nат,

или 2NаСNO + О₂ = Nа₂СОз + СО + 2Naт, 2СО=СО₂+Сат.

Полученные N_ат и С_ат адсорбируются поверхностью сталь­ных изделий, а затем диффундируют вглубь, образуя цементит и нитриды.

После жидкого цианирования изделия подвергают закалке и

отпуску.

Цианирование в твердой среде применяют для режущих инструментов. Инструменты упаковывают в ящики и засыпают смесью, состоящей из 60.. .80 % древесного угля и 40.. .20 % порошкообразных солей Nа₂СОз и К₄Fе(СN)₆. Процесс ведут при 540.. .560 °С в течение 0,5.. .2,5 ч. Толщина цианированного слоя равна 0,02.. .0,06 мм. После цианирования повышаются твердость поверхности и стойкость (в 1,5...2 раза) инструмента из быстрорежущих и высокохромистых сталей (Р9, Р18, XI 2, Х12М и т.д.).