Gaz Nitrürleme Nedir?
Gaz nitrürleme, 1923'te Almanya'da tanıtılan termokimyasal bir yüzey sertleştirme işlemidir ve çelik bileşenler üzerinde aşınmaya- dirençli bir yüzey üretmek için hâlâ en yaygın kullanılan yöntemlerden biridir. Parçalar kapalı bir fırına yüklenir ve amonyak gazı verilir, burada sıcaklıkta atomik nitrojen ve hidrojene ayrışır. Azot çelik yüzeye yayılır ve malzemede halihazırda mevcut olan alaşım elementleri ile nitritler oluşturur. Sertleşme, su verme adımına değil çeliğin alaşım içeriğine bağlı olduğundan, işlem nispeten düşük sıcaklıkta gerçekleştirilir, distorsiyon küçüktür ve nitrürleme sonrasında herhangi bir ek ısıl işleme gerek yoktur.
İşlem normalde dişliler, şaftlar, ekstrüzyon vidaları ve kovanları, valf parçaları ve kalıp bileşenleri gibi sağlam bir çekirdeği korurken kayma aşınmasına, erozyona veya yorulmaya karşı direnç göstermesi gereken bileşenlere uygulanır.
Proses Parametreleri
| Parametre | Tipik aralık |
|---|---|
| Sıcaklık | 500 ila 550 santigrat derece |
| Atmosfer | Bazen ayrışmış amonyak veya nitrojenle seyreltilmiş amonyak |
| Süre | Gerekli vaka derinliğine bağlı olarak yaklaşık 20 ila 100 saat |
| Ortaya çıkan katman | Bir difüzyon bölgesi üzerinde kabaca 5 ila 25 mikrometrelik bileşik katman |
Sürecin verimliliği, amonyağın gerçekte ne kadarının yüzeyde ayrıştığına bağlıdır. Daha yüksek gaz akış hızları ayrışma derecesini düşürürken, daha düşük akış hızları onu yükseltir; daha yüksek sıcaklıklar ayrıca ayrışma hızını artırır ve daha düşük sıcaklıklarda azaltır. Fırın çalışma sıcaklığına yavaşça ulaştığından, döngünün başlangıcındaki nitrojen potansiyeli döngünün sonundaki değerden önemli ölçüde farklı olabilir ve bu nedenle amonyak ayrışması işlem boyunca izlenir ve kontrol edilir. Kırılgan bileşik katmanın kalınlığını sınırlamak için başlangıçta daha yüksek ve sonrasında daha düşük nitrojen potansiyeline sahip iki-aşamalı bir döngü kullanılır.
Katman Yapısı ve Özellikleri
Nitrürleme karakteristik bir çift katman üretir. Yüzeyde demir nitrür fazlarından oluşan, son derece sert fakat aynı zamanda kırılgan olan bileşik veya beyaz tabaka bulunur. Bunun altında nitrojenin çözündüğü ve ince alaşım nitrürler halinde çökeltildiği ve yüzeye yorulma ve yük-taşıma desteği sağlayan difüzyon bölgesi yer alır. Nitrürleme çeliklerinde bileşik katman sertliği tipik olarak 1000 ila 1200 HV aralığındadır ve kasa derinliği uygulamaya göre, genellikle 0,1 mm ila 0,6 mm aralığında belirlenir.
Bileşik katmanın kırılganlığı gerçek bir sınırlamadır. Kalın beyaz tabaka, darbe yüklemesi altında parçalanma eğilimi gösterir ve taşlanması zordur ve uzun işlemler sırasında yüzey pürüzlü hale gelir. Bir bileşenin şok yüklemeye maruz kaldığı durumlarda, bileşik katman genellikle ince tutulur veya işlemden sonra tamamen çıkarılır ve yalnızca difüzyon bölgesi tutulur.
Hangi Çelikler Nitrürlenebilir?
Nitrürleme, çelikte nitrür-oluşturucu elementlerin varlığına bağlıdır. Alüminyum, krom, molibden ve vanadyum önemli olanlardır ve bunları içeren kaliteler güçlü tepki verir. GB/T 3077 kapsamındaki krom-molibden-alüminyum kaliteleri gibi alüminyum-rulman nitrürleme çelikleri klasik seçimdir ve karşılık gelen Japon teslimat spesifikasyonları, sıklıkla nitrürlenen alüminyum-krom-molibden nitrürleme çeliği ve krom-molibden sıcak iş kalıp çeliği kalitelerini içerir. aşınma direnci için.
Nitrürlemeden önce bileşen normal olarak söndürülür ve temperlenir veya çekirdeğin gerekli mekanik özelliklere sahip olması için sertleştirilir ve toklaştırılır. Alüminyum, krom ve molibden dönüşüm sıcaklığını yükselttiğinden, söndürme sıcaklığı düz yapısal çeliğe göre daha yüksektir ve temperleme sıcaklığı da yükseltilir, böylece nitrürleme sıcaklığında uzun süre bekletme sırasında çekirdek yumuşamaz. Önceki ısıl işlemin ikinci bir nedeni temper kırılganlığıdır: nitrürleme sıcaklığında uzun süreli ısıtma, belirli alaşımlı çelikleri kırılganlaştırabilir ve temperleme koşulu buna göre seçilir.
Uygulamalar ve Pratik Sınırlar
Besleme bölümünün ve vida yollarının namlu deliğine karşı aşındığı plastik enjeksiyon kalıplama makineleri için ekstrüzyon vidaları ve kovanları
Sert bir çekirdeğe sahip sert bir yüzey gerektiren dişliler, sonsuz miller ve yivli bileşenler
Kalıp ve kalıp bileşenleri, kılavuz burçlar ve itici pimler
Korozyona- dirençli bir yüzey katmanının yararlı olduğu silindir gömlekleri, valf gövdeleri ve pompa parçaları
Başlıca dezavantajları uzun çevrim süresi ve bunun sonucunda ortaya çıkan maliyet, amonyak atmosferinin düşük nitrojen verimliliği, uzun işlemlerde gelişen pürüzlü yüzey ve sertleşmiş tabakanın daha sonra işlenmesinin zorluğudur. Bu nedenle nitrürlemeden önce taşlama payı planlanmalı ve dişler ve yerleştirme çapları gibi yumuşak kalması gereken alanlar maskelenmeli veya korunmalıdır.
SSS
S: Gaz nitrürleme için hangi sıcaklık kullanılır?
Gaz nitrürleme normalde amonyak atmosferinde 500 ila 550 santigrat derece arasında gerçekleştirilir ve süre gerekli durum derinliğine göre ayarlanır.
S: Nitrürleme neden su verme gerektirmez?
Sertleşme, işlem sırasında oluşan yüzey katmanındaki nitrit çökelmesinden kaynaklanır, dolayısıyla hızlı bir soğutma adımı yoktur ve bu nedenle çok az bozulma söz konusudur.
S: Bileşik katman ile difüzyon bölgesi arasındaki fark nedir?
Bileşik katman, demir nitrürlerden oluşan ince, çok sert ve kırılgan bir yüzey katmanıdır; altındaki difüzyon bölgesi çözünmüş nitrojen ve ince alaşım nitrürleri içerir ve yüzey katmanını destekler.
S: Hangi çelikler nitrasyona uygundur?
Alüminyum, krom, molibden ve vanadyum gibi nitrür-oluşturucu elementler içeren çelikler, krom-molibden-alüminyum kaliteleri ve belirli sıcak iş kalıp çelikleri dahil, işleme en iyi yanıtı verir.
S: Nitrürlemeden önce çelik neden söndürülüyor ve temperleniyor?
Çekirdeğe gerekli mukavemeti ve tokluğu vermek ve nitrürleme sıcaklığında uzun süre bekletme sırasında yumuşamamasını veya kırılganlaşmamasını sağlamak.
S: Gaz nitrürlemenin ana sınırlamaları nelerdir?
Uzun çevrim süreleri, nispeten yüksek maliyet, taşlanması zor olan kırılgan bir yüzey tabakası ve uzun süreli işlemlerden sonra pürüzlü bir yüzey.
