Fördelar och nackdelar med vakuumnitreringsugn och vanlig nitreringsugn

1, Metoder för att uppnå nitridering
1. Gasnitrering
Gasnitrering innebär att arbetsstycket placeras i ett förseglat utrymme, införa ammoniakgas och värma upp det till 500-580 grader i flera timmar till dussintals timmar. Nedbrytningsreaktionen av ammoniakgas över 400 grader kommer att ske enligt följande: 2NH3 - → 3H2 plus 2 [N], vilket resulterar i ett stort antal aktiva kväveatomer i ugnen. De aktiva kväveatomerna [N] absorberas av stålytan och diffunderar internt och bildar ett nitridskikt.
Nitreringstemperaturen för att förbättra hårdheten och slitstyrkan är vanligtvis 500 till 520 grader. Uppehållstiden beror på den erforderliga tjockleken på det nitrerade skiktet och beräknas i allmänhet till 0,01 mm/h. Därför är tiden som krävs för att erhålla en tjocklek på 0.25-0.65 mm ungefär 20-60h. En höjning av nitreringstemperaturen kan påskynda nitreringsprocessen, men det kommer att få nitriden att ackumuleras och förgrova, vilket minskar hårdheten hos detaljens ytskikt.
För att nitrering ska förbättra hårdheten och slitstyrkan måste legerade stål som innehåller element som Mo, A och V, såsom 38CrMoAlA, 38CrMoAA, etc. användas under nitrering. Efter nitrering innehåller dessa stål olika legeringsnitrider i det nitrerade skiktet, såsom AlN, CrN, MoN, VN, etc. Dessa nitrider har hög hårdhet och stabilitet och är jämnt fördelade i stålet, vilket gör att stålets nitrerade skikt har hög hårdhet och stabilitet. hög hårdhet och slitstyrka. Cr kan också förbättra stålets härdbarhet, så att stora delar kan erhålla enhetliga mekaniska egenskaper under härdning och härdning före nitrering. Mo kan också förfina korn och minska den andra typen av försprödning av stål. Om vanligt kolstål används för att bilda ren järnnitrid i det nitrerade skiktet, när det upphettas till en högre temperatur, är det lätt att sönderdelas, aggregera och förgrova, och kan inte uppnå hög hårdhet och hög slitstyrka.
Den korrosionsbeständiga nitreringstemperaturen är i allmänhet mellan 600 och 700 grader, nedbrytningshastigheten är ungefär i intervallet 40 till 70 procent, uppehållstiden varierar från 15 minuter till 4 timmar, och djupet i allmänhet inte överstiga 0,05 m. För korrosionsbeständiga nitreringsstål kan valfri stålkvalitet användas och bra resultat kan erhållas.
2. Jonnitrering
Jonnitrering, även känd som glödjonnitrering, är en värmebehandlingsprocess som har fördelarna med korta produktionscykler, hög ythårdhet hos delar och förmågan att kontrollera sprödheten i det nitrerade lagret. Därför har den inhemska utvecklingen under de senaste åren varit snabb och användningsområdet är mycket brett.
Grundprincipen för glödjonnitrering:
Glödjonnitrering är processen att placera delar i en vakuumkammare för jonnitrering. De nitrerade delarna är anslutna till katoden (negativ elektrod) på en högspänningslikströmskälla, och ugnsskalet är ansluten till anoden (positiv elektrod) på en högspänningslikströmskälla. När ammoniak laddas i vakuumbehållaren, men trycket i behållaren förblir mellan 200-1000PA. När en likspänning på 800-1000V appliceras mellan katoden och anoden, kommer ammoniakgasen att joniseras. Efter jonisering bildar Produktionen av positivt laddade kvävekatjoner [N plus ] och negativt laddade anjoner [N -] en plasmaregion. I plasmazonen rusar de positiva jonerna av kväve snabbt mot katoden under accelerationen av ett elektriskt högspänningsfält, bombarderar ytan på de delar som ska nitreras och omvandlar kinetisk energi till värmeenergi. När kvävejonerna omvandlas till kväveatomer avger de också en stor mängd värmeenergi och avger ett starkt violett ljus. Dessutom, när spänningen sjunker nära arbetsstycket, genererar de också värme, vilket värmer delarna till den erforderliga nitreringstemperaturen.
Vid denna temperatur reagerar kvävejoner kemiskt med delens metallyta och kväveatomer tränger in i delens yta och diffunderar till det inre och bildar ett nitridskikt.
Egenskaper för glödjonnitrering:
(1) Ytuppvärmningshastigheten är snabb, vilket kan förkorta uppvärmnings- och nedkylningstiden till 1/10 till 1/12. Dessutom är resten av delarna i ett lågtemperaturtillstånd (cirka 100 grader) förutom behandlingsytans uppvärmning, vilket inte bara sparar värmekraft utan också minskar deformationen av delarna.
(2) Diffusionsprocessen är snabb. Under inverkan av ett elektriskt högspänningsfält är infiltrationshastigheten snabbare, eftersom nitreringsatomernas rörelsehastighet är många gånger snabbare än gasnitreringen, och tar i allmänhet bara 3-10 timmar.
(3) Det nitrerade skiktet har god seghet, hög utmattningsbeständighet och hög slitstyrka, och det nitrerade skiktet är sprött och vitt ε Fasen (Fe2N) kontrolleras inom intervallet 0 till 0. 2 mm, vilket eliminerar slipprocessen av nitrerade delar.
Ythårdheten är så hög som HV900 (HRC64), och nitreringsskiktets djup kan regleras mellan 0,09-0,87 mm.
3. Flytande nitrering
Flytande nitrering är en relativt ny kemisk värmebehandlingsprocess, med en temperatur som inte överstiger 570 grader och en kort bearbetningstid på endast 1-3 timmar; Och använd inte specialstål. Testet visar att antinötningsförmågan hos 40Cr efter flytande nitrering är 50 procent högre än efter allmän härdning och härdning; Slithållfastheten hos gjutjärn efter flytande nitrering förbättras ännu mer. Inte bara det, praxis har visat att delar som utsatts för flytande nitrering har förbättrat sin utmattningsbeständighet och korrosionsbeständighet i varierande grad; Efter behandling med flytande nitrering kan livslängden för skärverktyg i höghastighetstål i allmänhet ökas med 20-200 procent; Efter flytande nitrering kan livslängden för 3Cr2W8V pressgjutform ökas med 3-5 gånger. Det flytande nitrerade ytskiktet är hårt men inte sprött och har en viss seghet som inte är benägen att flagna.
Flytande nitridering har emellertid också nackdelar: till exempel är tjockleken på nitridjärnföreningslagret i dess nitrerade ytskikt relativt tunn, endast 0.01-0.02 mm. Cyanidsalter används vanligtvis som råmaterial för flytande nitridering utomlands, medan giftfria råvaror har använts för flytande nitridering i Kina. Formeln för giftfri flytande nitridering i Kina är: urea 40 procent, natriumkarbonat 30 procent, kaliumklorid 20 procent och kaliumhydroxid 10 procent (smältpunkten för det blandade saltet är cirka 340 grader). Även om flytande nitridering har många fördelar, på grund av toxiciteten av saltupplösningsreaktioner, påverkar det operatörernas hälsa och saltavfall är inte lätt att behandla. Som ett resultat begränsas användningen alltmer.
Kostnadsanalys av olika nitreringsmetoder
1. Gasnitreringsugnen har en komplex struktur, något högre pris och är något svår att använda. Nitreringskvaliteten är dock bra, och den kan uppnå ett djupt uppkolande skikt och hög hårdhet, men det kräver lång tid, och mängden ammoniakgas som används är också hög
2. Produktions- och tillverkningsprocesskraven för jonnitreringsugn är mycket höga, de använda materialen är också mycket utsökta och innehållet i den elektriska styrtekniken är mycket hög