ما هو نيترة الغاز؟ معلمات العملية واختيار الفولاذ النيتروجيني

ما هو نيترة الغاز؟

نيترة الغاز هي عملية تصلب سطحي كيميائي حراري تم تقديمها في ألمانيا عام 1923 ولا تزال واحدة من أكثر الطرق المستخدمة على نطاق واسع لإنتاج-سطح مقاوم للتآكل على المكونات الفولاذية. يتم تحميل الأجزاء في فرن مغلق ويتم إدخال غاز الأمونيا، حيث يتفكك عند درجة الحرارة إلى نيتروجين ذري وهيدروجين. ينتشر النيتروجين في سطح الفولاذ ويشكل نيتريدات مع عناصر صناعة السبائك الموجودة بالفعل في المادة. نظرًا لأن التصلب يعتمد على محتوى سبيكة الفولاذ وليس على خطوة التبريد، يتم تنفيذ العملية عند درجة حرارة منخفضة نسبيًا، ويكون التشوه صغيرًا ولا حاجة إلى معالجة حرارية إضافية بعد النيترة.

يتم تطبيق المعالجة عادةً على المكونات التي يجب أن تقاوم التآكل الانزلاقي أو التآكل أو التعب مع الحفاظ على قلب صلب، مثل التروس والأعمدة ومسامير البثق والبراميل وأجزاء الصمامات ومكونات القالب.

معلمات العملية

تعتمد كفاءة العملية على كمية الأمونيا التي تتفكك فعليًا على السطح. تؤدي معدلات تدفق الغاز المرتفعة إلى خفض درجة التفكك، بينما تؤدي معدلات التدفق المنخفضة إلى رفعها؛ تؤدي درجات الحرارة المرتفعة أيضًا إلى زيادة معدل التفكك وتقليله عند درجات الحرارة المنخفضة. نظرًا لأن الفرن يصل إلى درجة حرارة العمل ببطء، فإن إمكانات النيتروجين في بداية الدورة يمكن أن تختلف بشكل ملحوظ عن القيمة في النهاية، وبالتالي تتم مراقبة تفكك الأمونيا والتحكم فيه طوال فترة المعالجة. يتم استخدام دورة مكونة من -مرحلتين، مع احتمالية نيتروجين أعلى في البداية وأخرى أقل بعد ذلك، للحد من سمك الطبقة المركبة الهشة.

هيكل الطبقة وخصائصها

تنتج Nitriding طبقة مزدوجة مميزة. توجد على السطح طبقة مركبة أو بيضاء، تتكون من أطوار نيتريد الحديد، وهي صلبة للغاية ولكنها هشة أيضًا. أسفلها تقع منطقة الانتشار، حيث يتم إذابة النيتروجين وترسيبه على شكل نيتريدات سبائك دقيقة، والتي توفر دعم محمل الكلال والحمل- للسطح. في الفولاذ المنترد، تتراوح صلابة الطبقة المركبة عادةً من 1000 إلى 1200 فولت عالي، ويتم تحديد عمق العلبة وفقًا للتطبيق، عادةً في المنطقة من 0.1 مم إلى 0.6 مم.

تعتبر هشاشة الطبقة المركبة عائقًا حقيقيًا. تميل الطبقة البيضاء السميكة إلى التمزق تحت تأثير التحميل ويصعب طحنها، ويصبح السطح خشنًا أثناء المعالجات الطويلة. عندما يتعرض أحد المكونات لتحميل الصدمات، عادة ما تظل الطبقة المركبة رقيقة أو تتم إزالتها بالكامل بعد المعالجة، مع الاحتفاظ بمنطقة الانتشار فقط.

ما هي أنواع الفولاذ التي يمكن نيتردها؟

تعتمد عملية النيترة على وجود العناصر المكونة للنيتريد-في الفولاذ. ومن العناصر المهمة الألومنيوم والكروم والموليبدينوم والفاناديوم، وتستجيب الدرجات التي تحتوي عليها بقوة. الألومنيوم-يحتوي على فولاذ نيترة مثل الكروم-درجات الموليبدينوم-الألومنيوم التي تغطيها GB/T 3077 وهي الاختيار الكلاسيكي، وتشمل مواصفات التسليم اليابانية المقابلة فولاذ نيترد الألومنيوم-الكروم-الموليبدينوم والكروم-درجات فولاذ قوالب العمل الساخن، والتي يتم استخدامها بشكل متكرر نيتريد لمقاومة التآكل.

قبل النيترة، يتم عادةً إخماد المكون وتلطيفه، أو تصلبه وتقويته، بحيث يتمتع القلب بالخصائص الميكانيكية المطلوبة. نظرًا لأن الألومنيوم والكروم والموليبدينوم يرفعون درجة حرارة التحويل، تكون درجة حرارة التسقية أعلى من الفولاذ الهيكلي العادي وترتفع درجة حرارة التقسية أيضًا، بحيث لا يلين القلب أثناء التثبيت الطويل عند درجة حرارة النيترة. السبب الثاني للمعالجة الحرارية السابقة هو هشاشة المزاج: التسخين لفترة طويلة عند درجة حرارة النيترة يمكن أن يؤدي إلى هشاشة بعض سبائك الفولاذ، ويتم اختيار حالة التقسية وفقًا لذلك.

التطبيقات والحدود العملية

براغي وبراميل البثق لآلات قولبة حقن البلاستيك، حيث يتآكل قسم التغذية ورحلات البراغي ضد تجويف البرميل

التروس والأعمدة الدودية والمكونات المحززة التي تتطلب سطحًا صلبًا ذو قلب صلب

مكونات القالب والعفن، وجلبات التوجيه ودبابيس القاذف

بطانات الأسطوانات وسيقان الصمامات وأجزاء المضخة، حيث تكون الطبقة السطحية المقاومة للتآكل- مفيدة

تتمثل العيوب الرئيسية في طول الدورة الزمنية والتكلفة الناتجة، وانخفاض كفاءة النيتروجين في جو الأمونيا، والسطح الخشن الذي يتطور عند المعالجات الطويلة، وصعوبة تشكيل الطبقة المتصلبة بعد ذلك. ولذلك يجب التخطيط لبدل الطحن قبل عملية النيترة، كما يتم إخفاء أو حماية المناطق التي يجب أن تظل ناعمة، مثل الخيوط وأقطار التحديد.

التعليمات

س: ما هي درجة الحرارة المستخدمة لنيترة الغاز؟
يتم إجراء نيترة الغاز عادةً في درجة حرارة تتراوح بين 500 و550 درجة مئوية في جو من الأمونيا، مع تحديد المدة وفقًا لعمق الحالة المطلوب.

س: لماذا لا تتطلب النيترة التبريد؟
يأتي التصلب من ترسيب النتريد في الطبقة السطحية، والذي يتشكل أثناء المعالجة نفسها، لذلك لا توجد خطوة تبريد سريعة وبالتالي لا يحدث سوى القليل من التشوه.

س: ما الفرق بين الطبقة المركبة ومنطقة الانتشار؟
الطبقة المركبة عبارة عن طبقة سطحية رقيقة وصلبة جدًا وهشة من نيتريدات الحديد؛ تحتوي منطقة الانتشار الموجودة أسفلها على النيتروجين المذاب ونيتريدات السبائك الدقيقة وتدعم الطبقة السطحية.

س: ما هي أنواع الفولاذ المناسبة للنيترة؟
يستجيب الفولاذ الذي يحتوي على -عناصر تشكيل النتريد مثل الألومنيوم والكروم والموليبدينوم والفاناديوم، بما في ذلك درجات الألومنيوم -الموليبدنيوم-الكروم وبعض أنواع الفولاذ المصبوبة على الساخن، بشكل أفضل للمعالجة.

س: لماذا يتم إخماد الفولاذ وتلطيفه قبل عملية النيترة؟
لإعطاء اللب القوة والمتانة المطلوبة والتأكد من أنه لا يلين أو يصبح هشاً أثناء الاحتفاظ لفترة طويلة عند درجة حرارة النيترة.

س: ما هي القيود الرئيسية لنيترة الغاز؟
أوقات دورة طويلة، وتكلفة عالية نسبيًا، وطبقة سطحية هشة يصعب طحنها، وسطح خشن بعد المعالجة الممتدة.