Vantaggi e svantaggi del forno di nitrurazione sotto vuoto e del normale forno di nitrurazione

1, Metodi per ottenere la nitrurazione
1. Nitrurazione gassosa
La nitrurazione gassosa comporta il posizionamento del pezzo in uno spazio sigillato, l'introduzione di gas di ammoniaca e il riscaldamento a 500-580 gradi per diverse ore fino a dozzine di ore. La reazione di decomposizione del gas di ammoniaca sopra i 400 gradi avverrà come segue: 2NH3 - → 3H2 più 2 [N], risultando in un gran numero di atomi di azoto attivi nella fornace. Gli atomi di azoto attivo [N] vengono assorbiti dalla superficie dell'acciaio e diffusi internamente, formando uno strato di nitruro.
La temperatura di nitrurazione per migliorare la durezza e la resistenza all'usura è tipicamente compresa tra 500 e 520 gradi . Il tempo di permanenza dipende dallo spessore richiesto dello strato nitrurato ed è generalmente calcolato in 0,01 mm/h. Pertanto, il tempo necessario per ottenere uno spessore di 0.25-0.65mm è di circa 20-60h. L'aumento della temperatura di nitrurazione può accelerare il processo di nitrurazione, ma causerà l'accumulo e l'ingrossamento del nitruro, riducendo così la durezza dello strato superficiale del pezzo.
Affinché la nitrurazione migliori la durezza e la resistenza all'usura, durante la nitrurazione è necessario utilizzare acciai legati contenenti elementi come Mo, A e V, come 38CrMoAlA, 38CrMoAA, ecc. Dopo la nitrurazione, questi acciai contengono vari nitruri di lega nello strato nitrurato, come AlN, CrN, MoN, VN, ecc. Questi nitruri hanno elevata durezza e stabilità e sono uniformemente dispersi nell'acciaio, facendo sì che lo strato nitrurato dell'acciaio abbia elevata durezza e resistenza all'usura. Il Cr può anche migliorare la temprabilità dell'acciaio, in modo che i pezzi di grandi dimensioni possano ottenere proprietà meccaniche uniformi durante la tempra e il rinvenimento prima della nitrurazione. Mo può anche affinare i grani e ridurre il secondo tipo di infragilimento da rinvenimento dell'acciaio. Se si utilizza acciaio al carbonio ordinario per formare nitruro di ferro puro nello strato nitrurato, quando riscaldato a una temperatura più elevata, è facile da decomporre, aggregare e ingrossare e non può ottenere un'elevata durezza e un'elevata resistenza all'usura.
La temperatura di nitrurazione resistente alla corrosione è generalmente compresa tra 600 e 700 gradi , il tasso di decomposizione è approssimativamente compreso tra il 40 e il 70 percento , il tempo di permanenza varia da 15 minuti a 4 ore e la profondità generalmente non superare 0,05 m. Per gli acciai da nitrurazione resistenti alla corrosione, è possibile applicare qualsiasi grado di acciaio e si possono ottenere buoni risultati.
2. Nitrurazione ionica
La nitrurazione ionica, nota anche come nitrurazione ionica incandescente, è un processo di trattamento termico che presenta i vantaggi di cicli di produzione brevi, un'elevata durezza superficiale delle parti e la capacità di controllare la fragilità dello strato nitrurato. Pertanto, negli ultimi anni, lo sviluppo domestico è stato rapido e l'ambito di utilizzo è molto ampio.
Principio di base della nitrurazione ionica incandescente:
La nitrurazione ionica incandescente è il processo di posizionamento delle parti in una camera a vuoto per la nitrurazione ionica. Le parti nitrurate sono collegate al catodo (elettrodo negativo) di un alimentatore CC ad alta tensione e l'involucro del forno è collegato all'anodo (elettrodo positivo) di un alimentatore CC ad alta tensione. Quando l'ammoniaca viene caricata nel contenitore sottovuoto, ma la pressione nel contenitore rimane tra 200-1000PA. Quando viene applicata una tensione CC di 800-1000V tra il catodo e l'anodo, il gas di ammoniaca verrà ionizzato. Dopo la ionizzazione, la produzione di cationi di azoto caricati positivamente [N plus] e anioni caricati negativamente [N -] forma una regione di plasma. Nella zona del plasma, gli ioni positivi di azoto precipitano rapidamente verso il catodo sotto l'accelerazione di un campo elettrico ad alta tensione, bombardando la superficie delle parti da nitrurare, convertendo l'energia cinetica in energia termica. Inoltre, quando gli ioni di azoto vengono convertiti in atomi di azoto, emettono una grande quantità di energia termica ed emettono una luce viola brillante. Inoltre, quando la tensione scende vicino al pezzo, generano anche calore, che riscalda le parti alla temperatura di nitrurazione richiesta.
A questa temperatura, gli ioni di azoto reagiscono chimicamente con la superficie metallica del pezzo e gli atomi di azoto penetrano nella superficie del pezzo e si diffondono all'interno, formando uno strato di nitruro.
Caratteristiche della nitrurazione ionica incandescente:
(1) La velocità di riscaldamento superficiale è elevata, il che può ridurre il tempo di riscaldamento e raffreddamento da 1/10 a 1/12. Inoltre, il resto delle parti si trova in uno stato a bassa temperatura (circa 100 gradi), ad eccezione del riscaldamento della superficie di trattamento, che non solo consente di risparmiare energia di riscaldamento, ma riduce anche la deformazione delle parti.
(2) Il processo di diffusione è veloce. Sotto l'azione di un campo elettrico ad alta tensione, poiché la velocità di movimento degli atomi di nitrurazione è molte volte più veloce di quella della nitrurazione gassosa, la velocità di infiltrazione è maggiore e generalmente richiede solo 3-10 ore.
(3) Lo strato nitrurato ha una buona tenacità, un'elevata resistenza alla fatica e un'elevata resistenza all'usura, e lo strato nitrurato è fragile e bianco ε La fase (Fe2N) è controllata nell'intervallo da 0 a 0. 2 mm, eliminando così il processo di rettifica delle parti nitrurate.
La durezza della superficie è pari a HV900 (HRC64) e la profondità dello strato di nitrurazione può essere controllata tra 0.09-0.87 mm.
3. Nitrurazione liquida
La nitrurazione liquida è un processo di trattamento termico chimico relativamente nuovo, con una temperatura non superiore a 570 gradi e un breve tempo di lavorazione di sole 1-3 ore; E non usare acciaio speciale. Il test mostra che la capacità antiusura del 40Cr dopo il trattamento di nitrurazione liquida è superiore del 50% rispetto a quella dopo tempra e rinvenimento generale; La resistenza all'usura della ghisa dopo il trattamento di nitrurazione liquida è ulteriormente migliorata. Non solo, la pratica ha dimostrato che le parti sottoposte al trattamento di nitrurazione liquida hanno migliorato in varia misura la loro resistenza alla fatica e alla corrosione; Dopo il trattamento di nitrurazione liquida, la vita utile degli utensili da taglio per acciaio ad alta velocità può generalmente essere aumentata del 20-200 percento; Dopo il trattamento di nitrurazione liquida, la vita utile dello stampo per pressofusione 3Cr2W8V può essere aumentata di 3-5 volte. Lo strato superficiale nitrurato liquido è duro ma non fragile e ha una certa tenacità, che non è soggetta a desquamazione.
Tuttavia, la nitrurazione liquida presenta anche degli svantaggi: ad esempio, lo spessore dello strato di composto di nitruro di ferro nel suo strato superficiale nitrurato è relativamente sottile, solo 0.01-0.02 mm. I sali di cianuro sono comunemente usati come materie prime per la nitrurazione liquida all'estero, mentre le materie prime non tossiche sono state utilizzate per la nitrurazione liquida in Cina. La formula per la nitrurazione liquida non tossica in Cina è: urea 40 percento, carbonato di sodio 30 percento, cloruro di potassio 20 percento e idrossido di potassio 10 percento (il punto di fusione del sale misto è di circa 340 gradi). Sebbene la nitrurazione liquida presenti molti vantaggi, a causa della tossicità delle reazioni di dissoluzione del sale, influisce sulla salute degli operatori e il sale di scarto non è facile da trattare. Di conseguenza, l'utilizzo è sempre più limitato.
Analisi dei costi di vari metodi di nitrurazione
1. Il forno di nitrurazione a gas ha una struttura complessa, un prezzo leggermente più alto ed è leggermente difficile da usare. Tuttavia, la qualità della nitrurazione è buona e può ottenere uno strato di carburazione profondo e un'elevata durezza, ma richiede molto tempo e anche la quantità di gas di ammoniaca utilizzata è elevata
2. I requisiti del processo di produzione e fabbricazione del forno di nitrurazione ionica sono molto elevati, anche i materiali utilizzati sono molto squisiti e il contenuto della tecnologia di controllo elettrico è molto elevato