Азотування сталі в домашніх умовах: структура, технологія і опис

Технології азотування грунтуються на змініструктури поверхні металевого виробу. Даний комплекс операцій потрібно з метою наділення цільового об'єкта захисними характеристиками. Втім, не тільки фізичні якості підвищує азотування стали в домашніх умовах, де немає можливостей для більш радикальних заходів наділення заготовки поліпшеними характеристиками.

Загальні відомості про технологію азотування

Необхідність застосування азотуванняобумовлюється підтриманням характеристик, що дозволяють наділяти вироби високоякісними властивостями. Основна частка технік азотування виконується відповідно до вимог до термічних способів обробки деталей. Зокрема, поширена технологія шліфування, завдяки якій фахівці можуть точніше коригувати параметри металу. Крім цього, допускається захист ділянок, які не підлягають азотуванню. В даному випадку може застосовуватися покриття тонкими шарами олова за допомогою гальванічної методики. У порівнянні з більш глибокими методами структурного поліпшення характеристик металу, Азотування - це насичення поверхневого шару сталі, яке в меншій мірі впливає на структуру заготовок. Тобто основні якості металевих елементів, пов'язані з внутрішніми характеристиками, не враховуються при азотованих поліпшення.

Різновиди методів азотування

Підходи до азотуванню можуть відрізнятися. Зазвичай виділяють два основні методи в залежності від умов азотування металу. Це можуть бути методи підвищення поверхневої зносостійкості і твердості, а також поліпшення корозійної стійкості. Перший варіант відрізняється тим, що зміна структури проводиться на тлі температури, що становить близько 500 ° C. Скорочення азотування зазвичай досягається при іонної обробки, коли за допомогою анодів і катодів реалізується збудження тліючого розряду. При другому варіанті проводиться леговане азотування сталі. Технологія даного типу передбачає температурну обробку при 600-700 ° C з тривалістю процесу до 10 годин. У таких випадках обробка може поєднуватися з механічним впливом і термічної доведенням матеріалів, відповідно до точними вимогами, до результату.

Вплив з іонами плазми

Це метод насичення металів в азотовміснихвакуумі, в якому порушуються електричні тліючі заряди. Як анодів можуть служити стінки нагрівальноїкамери, а катодом виступають безпосередньо оброблювані заготовки. З метою спрощення контролю шарової структури допускається корекція технологічного процесу. Наприклад, можуть змінюватися характеристики щільності струму, ступінь розрядження, витрата азоту, рівні додавання чистого технологічного газу і т. Д. У деяких модифікаціях плазмове азотування стали передбачає і підключення аргону, метану і водню. Почасти це дозволяє оптимізувати зовнішні характеристики стали, але технічні зміни все ж відрізняються від повноцінного легування. Головна різниця полягає в тому, що глибинні структурні зміни і корекції виробляються не тільки за зовнішніми покриттям і оболонок вироби. Іонна обробка може зачіпати повну деформацію структури.

Газове азотування

Дана методика насичення металевих виробівпроводиться при температурному рівні близько 400 ° C. Але є також виключення. Наприклад, тугоплавкі і аустенітні стали передбачають більш високий рівень нагріву - до 1200 ° C. В якості основної середовища насичення виступає дисоційованому аміак. Керувати параметрами структурної деформації можна за допомогою процедури газового азотування, яка передбачає різні формати обробки. Найбільш популярними режимами вважаються дво-, триступінчаті формати, а також комбінація диссоциированного аміаку. Рідше застосовуються режими, які передбачають залучення повітря і водню. Серед контрольних параметрів, які визначають азотування стали за якісними характеристиками, можна виділити рівень витрати аміаку, температуру, ступінь дисоціації, витрата допоміжних технологічних газів і т. Д.

Обробка розчинами з електролітів

Як правило, використовується технологія застосуванняанодного нагріву. По суті, це різновид електрохімікотерміческой швидкісний переробки сталевих матеріалів. В основі цього методу лежить принцип використання імпульсного електричного заряду, який проходить уздовж поверхні заготовки, розміщеної в електролітній середовищі. За рахунок комбінованого впливу зарядів електрики на поверхню металу і хімічної середовища досягається і ефект полірування. При такій обробці цільова деталь може розглядатися в якості анода з підведенням позитивного потенціалу від електричного струму. У той же час обсяг катода повинен становити не менше обсягу анода. Тут треба відзначити і деякі характеристики, за якими іонну Азотування сталей сходиться з електролітами. Зокрема, фахівці відзначають різноманітність режимів формування електричних процесів з анодами, які в тому числі залежно від підключених сумішей електроліту. Це дає можливість більш точного регулювання техніко-експлуатаційних якостей металевих заготовок.

католицьке азотування

Робочий простір в даному випадку формуєтьсядисоційованому аміаком з підтримкою температурного режиму порядку 200-400 ° С. Залежно від початкових якостей металевої заготовки підбирається оптимальний режим насичення, достатній для корекції заготовки. Це стосується також зміни парціального тиску аміаку і водню. Необхідний рівень дисоціації аміаку досягається за рахунок контролю тиску і обсягів газового постачання. При цьому, на відміну від класичних методів газового насичення, католицьке азотування стали передбачає більш щадні режими обробки. Зазвичай дана технологія реалізується в умовах азотовмісний повітряного середовища з тліючим електричним зарядом. Функція анода виконується стінками камери нагріву, а катода - виробом.

Процесу деформації структури

Практичні всі методи насичення поверхоньметалевих заготовок базуються на підключенні температурного впливу. Інша справа, що додатково можуть бути задіяні електричні та газові методики корекції характеристик, які змінюють не тільки зовнішню, а й зовнішню структуру матеріалу. Головним чином технологи домагаються поліпшення міцнісних якостей цільового об'єкта і захисту від зовнішніх впливів. Наприклад, стійкість до корозії є однією з основних задач насичення, в рамках якого виконується азотування сталі. Структура металу після обробки електролітами і газовими середовищами наділяється ізоляцією, здатної протистояти і механічним природним руйнувань. Конкретні параметри зміни структури визначаються умовами майбутнього використання заготовки.

Азотування на тлі альтернативних технологій

Поряд з методикою азотування зовнішня структураметалевих заготовок може змінюватися технологіями ціанування і цементації. Що стосується першої технології, то вона більшою мірою нагадує класичне легування. Відмінністю цього процесу є додавання в активні суміші вуглецю. Має суттєві особливості і цементація. Вона також допускає застосування вуглецю, але при підвищених температурах - близько 950 ° С. Головна мета такого насичення - домогтися високої експлуатаційної твердості. При цьому і цементація, і азотування стали схожі тим, що внутрішня структура може зберігати певну ступінь в'язкості. На практиці така обробка застосовується в галузях, де заготовки повинні протистояти підвищеного тертя, механічної втоми, володіти зносостійкістю і іншими якостями, що забезпечують довговічність матеріалу.

переваги азотування

До основних переваг технології відноситьсярізноманітність режимів насичення заготовок і універсальність застосування. Поверхнева обробка з глибиною близько 0,2-0,8 мм дає можливість також зберігати базову структуру металевої деталі. Втім, багато що залежить від організації процесу, в рамках якого виконується азотування сталі та інших сплавів. Так, в порівнянні з легуванням, використання азотної обробки вимагає менше витрат і допускається навіть в домашніх умовах.

недоліки азотування

Метод орієнтований на зовнішню доопрацюванняповерхонь металу, що обумовлює обмеження по захисним показниками. На відміну від вуглецевої обробки, наприклад, азотування не здатна коригувати внутрішню структуру заготівлі з метою зняття напруги. Іншим недоліком є ​​ризик негативного впливу навіть на зовнішні захисні властивості подібного вироби. З одного боку, процес азотування сталі може підвищувати корозійну стійкість і влагозащищенность, але з іншого - він же буде мінімізувати щільність структури і, відповідно, позначиться на міцності властивості.

висновок

Технології обробки металів припускаютьширокий асортимент способів механічного та хімічного впливу. Деякі з них є типовими і розраховуються на стандартизоване наділення заготовок конкретними техніко-фізичними способами. Інші ж орієнтуються на спеціалізовану доопрацювання. До другої групи можна віднести азотування стали, яке допускає можливість практично точкової доопрацювання зовнішньої поверхні деталі. Такий спосіб модифікації дозволяє одночасно формувати бар'єр від зовнішнього негативного впливу, але при цьому не змінювати основу матеріалу. На практиці таких операцій піддаються деталі і конструкції, які використовуються в будівництві, машино- і приладобудуванні. Особливо це стосується матеріалів, спочатку піддаються високим навантаженням. Втім, існують і показники міцності, яких неможливо досягти завдяки азотуванню. У таких випадках застосовується легування з глибинної повноформатної обробкою структури матеріалу. Але і вона має свої недоліки у вигляді шкідливих технічних домішок.

</ P>>