Азотирането е процес на термична обработка, който дифундира азот вътре в стоманата, повишавайки твърдостта на повърхността, устойчивостта на износване (както абразивно, така и адхезивно износване), устойчивост на корозия и подобрявайки живота на инструментите и частите при умора. Но каква е разликата между различните методи на азотиране и каква е разликата между азотирането и карбуризирането?

Йонно/ плазмено азотиране от Йонитех ООД

Процесът на йонно/плазмено азотиране се извършва под вакуум. Вакуумиране на пещта, след кеото се вкарва работният газ. Между детайлите (катод) и стените на пещта (анод) се прилага електрическо напрежение. Газът е частично йонизиран и азотните и водородните йони започват да бомбардират повърхността, създавайки ефект на разпръскване (атомно почистване), докато в същия момент загряват детайлите. Образуването на свързаната зона (бял слой) и дифузията на азот започват да се образуват, когато детайлите достигнат необходимите температури.

  • ion/plasma nitriding 2
  • ion/plasma nitriding 3
  • ion/plasma nitriding 1

Газово азотиране

Пещта е или вакуумна, или атмосферна. Изпълва се с работните газове и се нагрява от нагреватели. Топлината разтваря амоняка на азот и водород, създавайки необходимата атмосфера. Азотът дифундира в стоманата и образува белия слой отгоре и зоната на дифузия отдолу.

Сравнение на йонно/плазмено азотиране и газово азотиране

Йонно/ плазмено азотиране

Газово азотиране

Температурен диапазон на процеса

300 – 700 C

500 – 600 C

Времеви диапазон на процеса

от 1 минута до 100 часа (най-често време за обработка: 6 – 12 часа)

5 до 100 часа

Процесни газове

N2; H2; Ar (специално случаи); NH3*;

N2; H2; NH3;

Постигната повърхностна твърдост

В зависимост от марката стомана: 400 – 1300 HV

В зависимост от марката стомана: 400 – 1300 HV

Свързана зона (бял слой)

Най-често гама-прим фаза (γ’), но може да се контролира по-добре, за да се образува епсилон-фаза (ε) или без бял слой.

Обикновено се състои от смес от епсилон (ε) и гама прайм (γ') фази. Епсилон фазата е по-голяма.

Дифузионна зона

В зависимост от марката стомана: 0.02 – 0.8 mm

В зависимост от марката стомана: 0.02 – 0.8 mm

Възможност за последваща оксидация

да

да

Предимства

  • Много ниска консумация на газове (90% по-ниска в сравнение с газовото азотиране **)
  • Почистване на разпръскване (почистване на атомно ниво)
  • Азотиране на неръждаеми стомани без предварително депасивиране
  • Азотиране на неръждаема стомана при по-ниска температура, за да се запази устойчивостта на корозия
  • По-добър контрол върху образуването на комбинираната зона (бял слой)
  • Възможност за механично маскиране на повърхности за избягване на азотиране
  • По-ниска консумация на енергия
  • По-ниски емисии на отпадъчни газове
  • Екологично чист, без токсични странични продукти
  • Необходима е по-малка точност при подреждането на частите в камерата

Недостатъци

  • Подреждането на детайлите в камерата изисква точност
  • В някои случаи газовото азотиране изисква механично отстраняване на белия слой поради риск от образуване на пукнатини от умора (постпроцес на шлайфане) ретортата на газовата пещ се азотира след определен период от време
  • Висока консумация на газове (90% по-ниска в сравнение с газовото азотиране **)
  • Необходимо е предварително депасивиране за азотиране на неръждаема стомана
  • По-висока консумация на енергия
  • По-високи емисии на отпадъчни газове

* Амоняк (NH3) може да се използва при йонно/плазмено азотиране вместо газове N2 и H2. Но за разлика от газовото азотиране, използваният амоняк е с 90% по-малко и той се дисоциира по време на процеса. Емисиите във въздуха са минимални и безвредни за околната среда и работещите. (Измерванията са направени в съоръжението на Йонитех).

** Изследване на T. Bell.

Азотиране в солна баня

Частите се потапят в цианидна (CN) и цианатна (CNO) солна баня. Работната температура на процеса е около 550 – 600 C и разгражда солите, които освобождават азотни и въглеродни атоми, които дифундират в стоманата, създавайки белия слой отгоре и зоната на дифузия отдолу.

Сравнение на йонно/плазмено азотиране и азотиране в солна баня

Йонно/ плазмено азотиране

Азотиране в солна баня

Температурен диапазон на процеса

300 – 700 C

550 – 600 C

Времеви диапазон на процеса

от 1 минута до 100 часа (най-често време за обработка: 6 – 12 часа)

1 – 4 часа

Процесни газове

N2; H2; Ar (специални случаи); NH3*;

цианид/цианатни соли

Постигната повърхностна твърдост

В зависимост от марката стомана: 400 – 1300 HV

В зависимост от марката стомана: 400 – 1300 HV

Свързана зона (бял слой)

Най-често гама-прим фаза (γ’), но може да се контролира по-добре, за да се образува епсилон-фаза (ε) или без бял слой.

Обикновено се състои от смес от епсилон (ε) и гама-прим (γ') фази. Почти никакъв контрол върху формацията.

Дифузионна зона

В зависимост от марката стомана: 0.02 – 0.8 mm

В зависимост от марката стомана: 0.1 – 0.5 mm

Възможност за последваща оксидация

да

да (нужна е отделна вана)

Предимства

  • По-добър контрол върху процеса
  • Нискотемпературна обработка на неръждаема стомана, за да се запази устойчивостта им на корозия
  • Йонното азотиране може да се контролира прецизно и да третира определени зони на детайлите, като се предпазват повърхности, които не се нуждаят от обработка
  • Екологичен и безопасен процес
  • По-бързи времена за обработка

Недостатъци

  • Силно токсичен и опасен
  • Изхвърляне на соли съгласно разпоредбите
  • Без възможност за маскиране на повърхности, които не трябва да бъдат азотирани

* Амоняк (NH3) може да се използва при йонно/плазмено азотиране вместо газове N2 и H2. Но за разлика от газовото азотиране, използваният амоняк е с 90% по-малко и той се дисоциира по време на процеса. Емисиите във въздуха са минимални и безвредни за околната среда и работещите. (Измерванията са направени в съоръжението на Йонитех).

Цементация

Подобно на азотирането, цементацията е процес на дифузионна термична обработка, но при него се вкарва въглерод в стоманата, вместо азот. Процесът се извършва при високи температури в аустенитната фаза на стоманата и това позволява висока твърдост и големи дълбочини на дифузия. Основен недостатък е, че се изисква термична обработка след процеса за закаляване на стоманата поради промяната на фазата – процесът на цементация се извършва в температурната зона на аустенитната фаза. Необходимо е и последващо шлайфане и механична обработка, тъй като високите температури водят до изкривявания на детайлите.

Сравнение между йонно/плазмено азотиране и цементация

Йонно/ плазмено азотиране

Цементация

Температурен диапазон на процеса

300 – 700 C

850 – 950 C

Времеви диапазон на процеса

от 1 минута до 100 часа (най-често време за обработка: 6 – 12 часа)

4 - 10 часа

Процесни газове

N2; H2; Ar (специални случаи); NH3*;

CO, CH4;

Постигната повърхностна твърдост

В зависимост от марката стомана: 400 – 1300 HV

750 - 850 HV

Свързана зона (бял слой)

Най-често гама-прим фаза (γ’), но може да се контролира по-добре, за да се образува епсилон-фаза (ε) или без бял слой.

Няма бял слой

Дифузионна зона

В зависимост от марката стомана: 0.02 – 0.8 mm

Depending on the steel grade: 0.2 – 1.5 mm

Възможност за последваща оксидация

да

не

Предимства

  • Не са необходими процеси след азотиране – азотираните детайли са готови за употреба, когато се извадят от камерата.
  • Ниската температура позволява азотиране на прецизни детайли
  • Образуваният бял слой осигурява по-добра устойчивост на износване и корозия
  • Възможност за маскиране на повърхности, които не трябва да се азотират
  • Екологичен и безопасен процес
  • Постига по-дълбоки слоеве

Недостатъци

  • Въпреки че създава по-висока твърдост за някои видове стомана, в сравнение с резултатите от азотирането, устойчивостта на адхезивно износване е по-лоша поради липсата на бял слой, който намалява коефициента на триене
  • Това е обработка, ограничена до въглеродни стомани и някои легирани стомани
  • Необходими са термични обработки след цементацията, поради фазовата промяна на материала по време на процеса заради високите температури
  • Високите температури могат да изкривят детайлите и инструментите и ще изискват последващо шлайфане и механична обработка

* Амоняк (NH3) може да се използва при йонно/плазмено азотиране вместо газове N2 и H2. Но за разлика от газовото азотиране, използваният амоняк е с 90% по-малко и той се дисоциира по време на процеса. Емисиите във въздуха са минимални и безвредни за околната среда и работещите. (Измерванията са направени в съоръжението на Йонитех).

"Йонитех" ООД

"Йонитех" ООД е частна фирма за производство на оборудване на Плазмено (Йонно) Азотиране, основана през 2003-та година, но започва своята дейност, проучване и развитие много години по-рано, развивайки ги всеки ден.

Change Language

  Български (България)

Какво предлагаме:

Йонно/плазмено азотиране в различните индустрии:

Change Language

  Български (България)