Азотирование: виды и этапы

Азотирование стали является процессом, который улучшает характеристики изделия вследствие его насыщения азотом. Данный способ влияет на характеристики твердости и устойчивости к износу материала, тем самым продлевая их срок службы, а также улучшая устойчивость к механическим повреждениям.

Процесс азотирования характеризуется контактом стали и газа с азотом в условиях высокой температуры – так наносится внешний азотсодержащий слой, который делает изделие более прочным и твердым.

Характеристики

• Азотирование делает деталь более твердым
• Позволяет уменьшить износ изделия
• Увеличивает устойчивость детали к образованию коррозии
• Такой метод является достаточно экономичным, если сравнивать с другими технологиями, так как не нуждается в сложной обработке.

Что нужно учитывать?

В процессе азотирования необходимо учитывать несколько факторов, которые напрямую влияют на качество обработки поверхности: температуру, время выдержки и состав газовой среды.

Так, температура влияет на диффузию азота, от нее зависит то, какие свойства будут у готового изделия: если азотирование будет происходит при высоких температурах, то насыщение будет происходит быстрее, но при этом характеристики материала могут измениться.

В качестве газовой среды наиболее часто применяется аммиак, но также используют и другие вещества.

Разновидности метода

Азотирование может различаться в зависимости от способа насыщения, условий и используемых технологий, поэтому выделяют несколько видов метода. В зависимости от выбранного вида в результате процесса свойства изделия могут отличаться.

Газовое азотирование

Такой вид является одним из наиболее популярных. Он характеризуется применением аммиака и других газов, в составе которых содержится азот.

Процесс заключается в помещении материала в камеру с газовой средой с высоким содержанием азота при температуре 500-600 градусов. Благодаря таким параметрам достигается необходимый уровень диффузии азота.

Данная технология позволяет осуществлять контроль не только толщины нанесенного слоя, но и то, насколько твердым и прочным он будет посредством управления временем обработки и выбора газовой среды.

Плазменное азотирование

Данный вид отличается ионной обработкой материала в плазменной среде, что позволяет равномерно распределить азот по поверхности детали.

Такой процесс проводится при температурах 300-500 градусов, поэтому термическое воздействие на металл снижается. Преимуществом данного метода является то, что слои наносятся тонко и равномерно, что позволяет его применять для обработки тонких и сложных изделий.

Термическое азотирование

Данный метод характеризуется обработкой при высоких температурах: материал в таком случае азотируется при 900 градусах и выше. Еще одной отличительной особенностью такого способа является то, что обработка может проводиться не только в газовой среде, но и в твердой. Это позволяет иметь вариативность в выборе обработки и основываться на типе выбранного металла и его характеристиках.

В результате данного процесса достигается достаточно большая глубина насыщения, поэтому такой способ больше подходит для крупных изделий. При этом стоит отметить, что данный метод особенно нуждается в контроле температуры и времени вследствие применения высоких температур.

Применение

Методы азотирования применяются в производстве изделий многих сфер:

• Их применяют для изделий автомобилестроительной отрасли, которые нуждаются в хорошей устойчивости к износу, например, для шестерней.
• Они используются и для деталей, которые подвергаются повышенной нагрузке. Так, азотирование можно встретить в сельскохозяйственной и машиностроительной отраслях.
• Азотированные детали также используются в изготовлении инструментов, требующих отличных свойства твердости и устойчивости к коррозии.

Процесс производства

Процесс азотирования имеет несколько этапов, необходимо обеспечить контроль каждого из них для производства высококачественных изделий. Вкратце рассмотрим ключевые этапы такого процесса.

Подготовка

На этом этапе подготавливаются заготовки, происходит их шлифовка и очистка. Во время шлифовки убираются различные повреждения и неровности, которые могут помешать ровно нанести азотированные слои на поверхность. Также для ровного нанесения проводят и очистку, удаляют масло, грязь и окалины посредством как химических, так и механических способов.

Нагрев

После шлифовки и очистки материал предварительно нагревается при температуре 300-600 градусов. Такой процесс позволяет активировать атомы в заготовке для последующего контакта с атомами азота. Температура должна подниматься постепенно, чтобы избежать риск деформирования изделия.

Азотирование

На этом этапе проводится насыщение деталей азотом посредством их помещения в газовую среду с заданной температурой и давлением. Состав и концентрация азота могут быть разными, так как это зависит от метода азотирования.

Охлаждение

На последнем этапе изделия охлаждаются. Наиболее эффективно это происходит при помощи масла или воды, но необходимо контролировать данный процесс, так как в случае резкого охлаждения деталь может деформироваться.