Азотирование

Сущность азотирования заключается в насыщении поверхностного слоя атомарным азотом при диффузии его из внешней среды. Азотирование проводят в потоке аммиака с добавлением азота при 500…700 °С. Продолжительность процесса 20…80 ч. Глубина азотированного слоя при этом 0,1…0,5 мм. Твёрдость от 650 до 1100 НV. При этом содержание азота в пов-ом слое 10…12%. В ходе азотирования аммиак разлагается при высоких температурах по формуле:

2NH₃ ↔ 3H₂+2N_aт

Повышение твёрдости объясняется образованием нитридов металлов. Азотированию подвергают стали, содержащие нитридообразные металлы: Cr, Mo, Al, Ti, W, V, Mn. Данный метод применяют для обработки цилиндров, клапанов, коленвалов и т.д. Азотированный слой лучше сопротивляется износу, чем цементированный, но обладает меньшей прочностью. После азотирования легированных сталей коэффициент трения снижается до 7 раз, особенно при температурах эксплуатации 500…600 °С или во влажной среде.

Для деталей, работающих при знакопеременных нагрузках, твёрдость должна быть 650…750 HV, для деталей, рабочих на износ – 900…1100 HV. При азотировании легированных сталей их коррозионная стойкость снижается, углеродистых сталей – повышается.

Для антикоррозионной обработки детали помещают в атмосферу аммиака на час при 600…700 °С. При этом глубина азотированного слоя 15…30 мкм.

Ti азотируют при 950 °С в течение 25…30 ч., ниобий – при 1100 °С в течение 2…3 ч., Cr, Mo, W – при 900…1100 °С в течение 20…30 ч. Процесс азотирования можно интенсифицировть применением расплавов цианистых солей – жидкостное азотирование. При этом длительность обработки сокращается до 2…4 ч. при 500…700 °С.

Перед азотированием заготовку закаливают и подвергают высокому отпуску. При этом формируется высокопрочная и вязкая сердцевина, затем заготовку шлифуют. Места, не подлежащие насыщению, покрывают тонким слоем свинца (Рb) или жидкого стекла. После азотирования заготовку подвергают шлифованию и доводке. Чем больше продолжительность процесса азотирования, тем меньше твёрдость поверхностного слоя, но больше глубина проникновения азота. После азотирования заготовки охлаждают вместе с печью в потоке аммиака до 200 °С, далее - на воздухе.