Tyhjiötyppiuunin ja tavallisen nitrausuunin edut ja haitat

1, Menetelmät nitridoinnin saavuttamiseksi
1. Kaasunitridointi
Kaasunitraus sisältää työkappaleen sijoittamisen suljettuun tilaan, ammoniakkikaasun lisäämisen ja sen kuumentamisen 500-580 asteeseen useista tunteista kymmeniin tunteihin. Yli 400 asteen ammoniakkikaasun hajoamisreaktio tapahtuu seuraavasti: 2NH3 - → 3H2 plus 2 [N], mikä johtaa suureen määrään aktiivisia typpiatomeja uunissa. Aktiiviset typpiatomit [N] imeytyvät teräksen pintaan ja diffundoituvat sisäisesti muodostaen nitridikerroksen.
Nitrauslämpötila kovuuden ja kulutuskestävyyden parantamiseksi on tyypillisesti 500 - 520 astetta. Viipymäaika riippuu vaaditusta nitridoidun kerroksen paksuudesta ja se lasketaan yleensä 0,01 mm/h:ksi. Siksi 0.25-0.65mm paksuuden saavuttamiseen tarvittava aika on noin 20-60h. Nitrauslämpötilan nostaminen voi nopeuttaa nitrausprosessia, mutta se saa nitridin kerääntymään ja karkeutumaan, mikä vähentää osan pintakerroksen kovuutta.
Nitrauksen kovuuden ja kulutuskestävyyden parantamiseksi on käytettävä seosteräksiä, jotka sisältävät elementtejä, kuten Mo, A ja V, kuten 38CrMoAlA, 38CrMoAA jne. nitrauksen aikana. Nitridauksen jälkeen nämä teräkset sisältävät nitridoidussa kerroksessa erilaisia ​​seostettuja nitridejä, kuten AlN, CrN, MoN, VN jne. Näillä nitrideillä on korkea kovuus ja stabiilisuus, ja ne ovat tasaisesti jakautuneet teräkseen, jolloin teräksen nitridoitu kerros on korkea kovuus ja kulutuskestävyys. Cr voi myös parantaa teräksen karkenevuutta, jolloin suuret osat voivat saavuttaa tasaiset mekaaniset ominaisuudet sammutuksen ja karkaisun aikana ennen typpitystä. Mo voi myös jalostaa rakeita ja vähentää teräksen toisen tyyppistä karkaushaurautta. Jos tavallista hiiliterästä käytetään muodostamaan puhdasta rautanitridiä nitridoituun kerrokseen, se on kuumennettaessa korkeampaan lämpötilaan helppo hajota, aggregoitua ja karkeantua, eikä se voi saavuttaa suurta kovuutta ja suurta kulutuskestävyyttä.
Korroosionkestävä nitrauslämpötila on yleensä välillä 600 - 700 astetta, hajoamisnopeus on noin 40 - 70 prosenttia, viipymäaika vaihtelee 15 minuutista 4 tuntiin ja syvyys yleensä ei yli 0,05 m. Korroosionkestäville nitrausteräksille voidaan käyttää mitä tahansa teräslaatua ja saada hyviä tuloksia.
2. Ioninitridointi
Ioninitridaus, joka tunnetaan myös nimellä hehku-ionitriding, on lämpökäsittelyprosessi, jonka etuna on lyhyet tuotantosyklit, osien korkea pintakovuus ja kyky hallita nitridoidun kerroksen haurautta. Siksi viime vuosina kotimainen kehitys on ollut nopeaa ja käyttöalue on erittäin laaja.
Hehku-ionien nitridoinnin perusperiaate:
Hehkuionitridaus on prosessi, jossa osia asetetaan tyhjiökammioon ioninitridausta varten. Nitratut osat on kytketty suurjännitteisen tasavirtalähteen katodiin (negatiivinen elektrodi) ja uunin vaippa on kytketty suurjännitteisen tasavirtalähteen anodiin (positiivinen elektrodi). Kun ammoniakkia ladataan tyhjiösäiliöön, mutta säiliön paine pysyy 200-1000PA:n välillä. Kun 800-1000V:n tasajännite syötetään katodin ja anodin väliin, ammoniakkikaasu ionisoituu. Ionisoinnin jälkeen positiivisesti varautuneiden typpikationien [N plus ] ja negatiivisesti varautuneiden anionien [N -] tuotanto muodostaa plasma-alueen. Plasmavyöhykkeellä typen positiiviset ionit syöksyvät nopeasti kohti katodia suurjännitesähkökentän kiihdytyksen alaisena pommittaen nitridoitavien osien pintaa ja muuttaen kineettistä energiaa lämpöenergiaksi. Lisäksi kun typpi-ionit muunnetaan typpiatomeiksi, ne emittoivat suuren määrän lämpöenergiaa ja säteilevät kirkasta violettia valoa. Lisäksi kun jännite putoaa lähellä työkappaletta, ne tuottavat myös lämpöä, joka lämmittää osat vaadittuun nitrauslämpötilaan.
Tässä lämpötilassa typpi-ionit reagoivat kemiallisesti osan metallipinnan kanssa ja typpiatomit tunkeutuvat osan pintaan ja diffundoituvat sisäpuolelle muodostaen nitridikerroksen.
Hehku-ionin nitridoinnin ominaisuudet:
(1) Pintalämmitysnopeus on nopea, mikä voi lyhentää lämmitys- ja jäähdytysaikaa 1/10-1/12. Lisäksi muut osat ovat alhaisessa lämpötilassa (noin 100 astetta) lukuun ottamatta käsittelypinnan lämmitystä, joka paitsi säästää lämmitystehoa, myös vähentää osien muodonmuutoksia.
(2) Diffuusioprosessi on nopea. Korkeajännitteisen sähkökentän vaikutuksesta, koska typpiatomien liikenopeus on monta kertaa nopeampi kuin kaasunitridoinnin, tunkeutumisnopeus on nopeampi ja kestää yleensä vain 3-10 tuntia.
(3) Nitridoidulla kerroksella on hyvä sitkeys, korkea väsymiskestävyys ja korkea kulutuskestävyys, ja nitrattu kerros on hauras ja valkoinen. ε Vaihe (Fe2N) on säädetty välillä 0 - 0. 2 mm, mikä eliminoi nitrattujen osien hiontaprosessin.
Pinnan kovuus on jopa HV900 (HRC64), ja typpikerroksen syvyyttä voidaan säätää välillä 0.09-0,87 mm.
3. Nestenitridointi
Nestemäinen nitridointi on suhteellisen uusi kemiallinen lämpökäsittelyprosessi, jonka lämpötila ei ylitä 570 astetta ja lyhyt käsittelyaika, vain 1-3 tuntia; Ja älä käytä erikoisterästä. Testi osoittaa, että 40Cr:n kulumisenestokyky nestetyppikäsittelyn jälkeen on 50 prosenttia suurempi kuin yleisen karkaisun ja karkaisun jälkeen; Valuraudan kulutuskestävyys nestetyppikäsittelyn jälkeen paranee entisestään. Sen lisäksi, että käytäntö on osoittanut, että nestemäisellä typpikäsittelyllä käsitellyt osat ovat parantaneet väsymiskestävyyttään ja korroosionkestävyyttään vaihtelevassa määrin; Nestetyppikäsittelyn jälkeen nopean teräksen leikkaustyökalujen käyttöikää voidaan yleensä pidentää 20-200 prosenttia; Nestetyppikäsittelyn jälkeen 3Cr2W8V-painevalumuotin käyttöikää voidaan pidentää 3-5 kertaa. Nestemäinen nitridoitu pintakerros on kova, mutta ei hauras, ja sillä on tietty sitkeys, joka ei ole taipuvainen kuoriutumaan.
Nestemäisellä nitridauksella on kuitenkin myös haittoja: esimerkiksi nitridirautayhdistekerroksen paksuus sen nitridoidussa pintakerroksessa on suhteellisen ohut, vain 0.01-0,02 mm. Syanidisuoloja käytetään yleisesti nestemäisen nitridauksen raaka-aineina ulkomailla, kun taas myrkyttömiä raaka-aineita on käytetty nestemäiseen nitridaukseen Kiinassa. Myrkyttömän nestenitridauksen kaava Kiinassa on: urea 40 prosenttia, natriumkarbonaatti 30 prosenttia, kaliumkloridi 20 prosenttia ja kaliumhydroksidi 10 prosenttia (sekoitetun suolan sulamispiste on noin 340 astetta). Vaikka nestemäisellä nitridauksella on monia etuja, se vaikuttaa suolan liukenemisreaktioiden myrkyllisyyden vuoksi käyttäjien terveyteen, eikä jätesuolaa ole helppo käsitellä. Tämän seurauksena käyttöä rajoitetaan yhä enemmän.
Erilaisten typpitysmenetelmien kustannusanalyysi
1. Kaasunitrausuunilla on monimutkainen rakenne, hieman korkeampi hinta ja hieman vaikea käyttää. Typpilaatu on kuitenkin hyvä, ja sillä voidaan saavuttaa syvä hiiletyskerros ja korkea kovuus, mutta se vaatii pitkän ajan, ja myös käytetyn ammoniakkikaasun määrä on korkea
2. Ioninitrausuunin tuotanto- ja valmistusprosessivaatimukset ovat erittäin korkeat, käytetyt materiaalit ovat myös erittäin hienoja ja sähköisen ohjausteknologian sisältö on erittäin korkea