Азотирование стали

Азотированием называется процесс насыщения поверхности сталей азотом. Целью азотирования является создание поверхностного слоя с особо высокой твердостью, износостойкостью, повышенной усталостной прочностью и высоким сопротивлением коррозии.

Процесс азотирования состоит в выдержке в течение длительного времени

(до 60 ч) деталей в атмосфере аммиака при 500-600 ºC. При более высокой температуре образуются более крупные нитриды, и твердость уменьшается.

Азотирование проводят в стальных герметически закрытых ретортах, в которые поступает аммиак. Реторту помещают в нагревательную печь. Поступающий из баллонов аммиак разлагается на азот и водород: NH₃ →3H+N.

Активные атомы азота проникают в решетку α-железа и диффундируют в ней.

Высокую твердость азотированному слою придают нитриды легирующих элементов: хрома, молибдена, алюминия. При легировании стали этими элементами твердость по Виккерсу достигает 1200HV, в то время как после цементации и закалки твердость составляет 900HV.

Азотированию обычно подвергают стали 38Х2МЮА, 35ХМА, а также некоторые штамповые стали 5ХНМ, 3Х2В8.

Азотированию обычно подвергают готовые изделия, прошедшие механическую и окончательную термическую обработку (закалку с высоким отпуском, температура которого выше температуры азотирования). После такой термической обработки металл приобретает структуру сорбита, имеющую высокую прочность и вязкость. Эта структура сохраняется

в сердцевине детали и после азотирования. Высокая твердость при азотировании достигается сразу и не требует последующей термической обработки.

Участки, не подлежащие азотированию, защищают нанесением тонкого слоя олова электролитическим методом. Глубина азотированного слоя достигает 0,3-0,6 мм.

По сравнению с цементацией азотирование имеет ряд преимуществ и недостатков. Преимуществами являются более высокая твердость и износостойкость поверхностного слоя и высокая коррозионная стойкость. Азотирование не требует, что позволяет избежать сопутствующих закалке дефектов.

К недостаткам азотирования относятся: более высокая длительность процесса и необходимость применения дорогостоящих легированных сталей.

Азотирование применяют для изготовления мерительного инструмента, зубчатых колес, втулок, коленчатых валов и др.