Азотування сталей

Азотування - це процес дифузійного насичення поверхневого шару сталі азотом при нагріванні її в диссоциированном аміаку. Такий хіміко-термічній обробці піддають деталі, які працюють на знос при розігріві поверхні до 400 ° С.

До азотування деталі піддають гарту. високому відпуску (поліпшення) і чистової обробки, тому що після азотування немає необхідності в подальшій термообробці. Як правило, після азотування деталі не маю викривлення поверхонь, або вони мінімальні. Після азотування деталі шліфують або полірують, або взагалі не піддають механічній обробці. Азотування сталевих виробів проводять в інтервалі температур 500-620 ° С (в залежності від геометрії деталі, вимогам до процесу, кінцевим властивостям вироби і т.д.) в аміаку, який при нагріванні дисоціює, поставляючи на поверхню активний атомарний азот:

Мікроструктура азотированного шару

При температурах азотування, в стали можуть утворюватися такі фази: α-фаза - твердий розчин азоту в Feα (азотистий ферит), γ-фаза - твердий розчин азоту в Feγ (азотистий аустеніт), γ'-фаза - твердий розчин на основі нітриду заліза Fe4N і проміжна ε-фаза - твердий розчин на основі нітриду заліза Fe2-3N. У загальному випадку формування структури дифузійного шару азотіруемой стали залежить від складу стали, температури і тривалості нагріву, а також швидкості охолодження після азотування. При азотуванні стали при 590 ºС дифузний шар складається з трьох фаз: ε, γ 'і α. Мікроструктура азотированного шару стали виглядає приблизно так, як показано на малюнку.

Стали для азотування

Теоретично, азотуванню можна піддавати будь-які стали і чавуни, але широкого практичного застосування багато матеріалів для азотування не отримали, тому що наприклад твердість азотированного заліза дуже мала і становить приблизно 340 HV.

Для азотування використовуються стали леговані алюмінієм, хромом, молібденом, ванадієм. Хром, молібден і ванадій підвищують розчинність азоту в α-фазі і утворюють спеціальні нітриди MN і M2 N. Найбільш високі поверхнева твердість і зносостійкість при азотуванні досягаються в хромомолібденових сталях, додатково легованих алюмінієм. Типовим представником таких сталей є сталь 38Х2МЮА. Крім цього, молібден в сталі усуває відпускну крихкість, яка може виникнути при повільному охолодженні.

Технологія азотування сталей

Азотування тонкостінних виробів рекомендується робити при температурах 500-520 ° С. При цих температурах і витримці 24-60 годин можливе отримання шару 0,3-0,6 мм.

Для прискорення процесу проводять двоступенева азотування: спочатку при температурах 500-520 ° С, а потім при 540-560 ° С. При такому процесі, не дивлячись на досить високу температуру, зберігається висока твердість азотированного шару. Значне скорочення процесу, в 2-4 рази, досягається застосуванням азотування в тліючому розряді - іонну Азотування.