Азотування сталі

До азотування деталі піддають гарту, високому відпуску (поліпшення) і чистової обробки. Після азотування деталі шліфують або полірують. Азотування сталевих виробів проводять інтервалі температур 500-620 0 С в аміаку, який при нагріванні дисоціює, поставляючи активний атомарний азот:

В системі Fе-N при температурах азотування можуть утворюватися такі фази: α-розчин азоту в залозі (азотистий ферит), γ-розчин азоту в залозі (азотистий аустеніт), проміжна γ'-фаза змінного складу з м ц. к. гратами і проміжна ε-фаза з м п. гратами і широкої областю гомогенності (від 8,1 до 11,1% N при кімнатній температурі). У загальному випадку формування структури дифузійного шару азотіруемой стали залежить від складу стали, температури і тривалості нагріву, а також і швидкості охолодження після азотування. При азотуванні стали при 590 ºС дифузний шар складається з трьох фаз: ε, γ '(Fe4 N), і α.

Висока твердість і зносостійкість азотіруемих конструкційних сталей забезпечуються нитридами легуючих елементів, які суттєво впливають на глибину азотированного шару і поверхневу твердість. Найбільш висока поверхнева твердість і зносостійкість при азотуванні досягається в хромомолібденових сталях, додатково легованих алюмінієм, типовим представником яких є сталь 38Х2МЮА.

Азотування підвищує межа втоми конструкційних сталей за рахунок утворення в поверхневому шарі залишкових напружень.

нітроцементація

Процес одночасного насичення стали вуглецем і азотом в газовому середовищі називається нитроцементацией. Нітроцементації проводять при більш низьких температурах (850 - 870 0 С) в порівнянні з цементацією. Це обумовлено тим, що азот проникаючи в сталь одночасно з вуглецем, знижує температуру існування твердого розчину на основі γ-заліза і тим самим сприяє вуглецюванню стали при більш низьких температурах. Зниження температури насичення без збільшення тривалості процесу дозволяє знизити деформацію оброблюваних деталей, зменшити нагрів пічного обладнання. Для газової цементації і нітроцементації застосовують практично однакове устаткування.

Для нітроцементації рекомендується використовувати контрольовану ендотермічну атмосферу, до якої додають 3 - 15% невідпрацьованого природного газу та 2 - 10% NН3 або в разі шахтної печі - рідкий карбюризатор - триетаноламін (С2Н5О) 3N, який у вигляді крапель вводять в робочий простір.

В останні роки отримав застосування процес низькотемпературної нітроцементації.

Низькотемпературну нітроцементації проводять при 570 0 С протягом 0,5 - 3,0 год в атмосфері, що містить 50% ендогаз (екзогаза) і 50% аміаку або 50% пропану (метану) і 50% аміаку. В результаті такої обробки на поверхні стали утворюється тонкий карбонітридним шар Fe3 (N, C). що володіє високою зносостійкістю. Твердість такого шару на легованих сталях становить 5000 - 10000 HV. Низькотемпературна нитроцементация підвищує межу витривалості виробів. Процес рекомендований для заміни рідкого азотування в розплавлених ціаністих солях.

Всі ці види термічній обробки мають свою специфіку та особливості і, як правило, використовуються в різних технологічних операціях при термічній обробці сталей і сплавів.