Насыщение стали азотом называется азотированием. Азотирование также, как и цементация является методом поверхностного упрочнения стали. Однако по сравнению с цементацией азотирование имеет ряд преимуществ:
1. более высокая поверхностная твердость, которая сохраняется при нагреве до высоких температур (600-650°С), тогда как твердость цементованного слоя с мартенситной структурой сохраняется только до 200-250 °С;
2. большая устойчивость против износа, действия знакопеременных нагрузок;
3. сопротивление коррозии в атмосфере, в воде, паре;
4. меньшая деформация и коробление;
5. не требует последующей термической обработки;
Недостатком азотирования является значительно большая продолжительность процесса, т.к. оно проводится в основном для легированных сталей и при более низких температурах по сравнению с цементацией. Азотирование широко применяется для шестерен, цилиндров мощных двигателей, многих деталей станков, втулок насосов и др. Азотирование чаще всего проводят в атмосфере аммиака NH4, который при повышенных температурах диссоциирует
|
|
2 NH3→ 2N (атом) + 6Н
с образованием активных атомов азота. Атомы азота адсорбируются поверхностью стали диффундируют в глубь, образуя железистоазотистые фазы.
В системе Fe - N возможно образование следующих фаз:
→- азотистый феррит 0,42 %N при 590° и 0.01%N при 20°;
→- азотистый аустенит существует при t > 590 °;
→ - нитрид Fe4 N, содержащий 5,7%N;
→ - нитрид Fe2 N, содержащий от 8,1 до 11,1% N.
Если проводить азотирование при t1 < 5900 С, то в поверхностном слое будут образовываться фазы, соответствующие диаграмме Fe-N.
Основные цели азотирования:
1. повышение твердости, износостойкости поверхности;
2. повышение усталостной прочности;
3. повышение сопротивления коррозии.
От цели азотирования зависит выбор режима процесса, а от последнего глубина и состав азотированного слоя. Различают упрочняющее азотирование и антикоррозионное.