Tratamento de nitretação
Engrenagens nitretadas
O tratamento de nitretação refere-se a um processo de tratamento térmico químico no qual átomos de nitrogênio se infiltram na superfície da peça de trabalho em um determinado meio a uma determinada temperatura. Os produtos nitretados têm excelente resistência ao desgaste, resistência à fadiga, resistência à corrosão e resistência a altas temperaturas.
Aqui damos uma olhada no vídeo da Netrex, a Netrex explica muito bem o que é nitretação.
Introdução ao tratamento de nitretação
Os elementos de alumínio, cromo, vanádio e molibdênio em materiais tradicionais de liga de aço são muito úteis para nitretação. Quando esses elementos entram em contato com os átomos de nitrogênio nascentes na temperatura de nitretação, são formados nitretos estáveis.
Em particular, o elemento molibdênio não atua apenas como elemento para gerar nitretos, mas também atua como uma redução na fragilidade que ocorre na temperatura de nitretação. Os elementos em outras ligas de aço, como níquel, cobre, silício, manganês, etc., não contribuem muito para as características de nitretação.
De um modo geral, se o aço contém um ou mais elementos formadores de nitreto, o efeito após a nitretação é relativamente bom. Entre eles, o alumínio é o elemento de nitreto mais forte, e a nitretação com 0,85 a 1,5 por cento de alumínio tem os melhores resultados.
No que diz respeito ao aço cromo contendo cromo, se houver conteúdo suficiente, bons resultados também podem ser obtidos. Mas não há liga contendo aço carbono porque a camada nitretada é muito quebradiça e fácil de descascar, por isso não é adequada para aço nitretado.
Existem seis aços nitretados comumente usados, como segue:
(1) Aço de baixa liga contendo alumínio (aço nitretado padrão)
(2) Série SAE 4100, 4300, 5100, 6100, 8600, 8700, 9800 de aço de baixa liga de médio carbono contendo cromo.
(3) Aço de matriz para trabalho a quente (contendo cerca de 5 por cento de cromo) SAE H11 (SKD-61) H12, H13
(4) Aço inoxidável ferrítico e martensítico série SAE 400
(5) Aço inoxidável austenítico série SAE 300
(6) Aço inoxidável endurecido por precipitação 17-4PH, 17-7PH, A-286, etc.
O aço nitretado padrão contendo alumínio pode obter uma camada superficial de alta dureza e alta resistência ao desgaste após a nitretação, mas a camada endurecida também é muito frágil. Pelo contrário, o aço de baixa liga contendo cromo tem menor dureza, mas a camada endurecida é mais tenaz, e sua superfície também possui considerável resistência ao desgaste e resistência ao feixe. Por isso, ao selecionar os materiais, deve-se atentar para as características dos materiais e aproveitar ao máximo suas vantagens para atender as funções das peças. Quanto aos aços ferramenta como H11 (SKD61) D2 (SKD-11), eles têm alta dureza superficial e alta resistência do núcleo.
Efeito
Aumente a resistência ao desgaste, a dureza da superfície, o limite de fadiga e a resistência à corrosão das peças de aço.
Processo técnico
Limpeza da superfície das peças antes da nitretação
A maioria das peças pode ser nitretada imediatamente após o desengorduramento por desengorduramento a gás. Algumas peças também precisam ser limpas com gasolina, mas se o método de processamento final antes da nitretação usar polimento, esmerilhamento, polimento, etc., pode produzir uma camada superficial que dificulta a nitretação, resultando em nitretação desigual ou desigual após a nitretação.
Ocorreram defeitos como flexão. Neste momento, um dos dois métodos a seguir deve ser usado para remover a camada superficial. O primeiro método usa primeiro gás para remover o óleo antes da nitretação. Em seguida, use pó de alumina para jatear a superfície (limpeza abrasiva). O segundo método é aplicar revestimento de fosfato na superfície.
Ar de exaustão do forno de nitretação
Coloque as peças processadas no forno de nitretação e sele a tampa do forno para aquecer, mas antes de aquecer a 150 graus, o forno deve estar esgotado. A principal função do forno é evitar que o gás explosivo entre em contato com o ar quando a amônia é decomposta e evitar a oxidação da superfície do objeto processado e do suporte.
O gás utilizado é amônia e nitrogênio. Os elementos essenciais para remover o ar no forno são os seguintes:
①Depois que as peças a serem processadas são instaladas, a tampa do forno é selada e o gás de amônia anidro é iniciado e a taxa de fluxo é a mais alta possível.
②Defina o controle automático de temperatura do forno de aquecimento para 150 graus e inicie o aquecimento (observe que a temperatura do forno não pode ser superior a 150 graus).
③Quando o ar no forno é removido para menos de 10 por cento, ou o gás de exaustão contém mais de 90 por cento de NH3, então a temperatura do forno é aumentada para a temperatura de nitretação.
Taxa de decomposição de amônia
A nitretação é realizada pelo contato de outros elementos de liga com nitrogênio nascente, mas a produção de nitrogênio nascente é que o próprio aço se torna um catalisador quando o gás amônia entra em contato com o aço aquecido para promover a decomposição da amônia.
Embora a nitretação possa ser realizada sob amônia com várias taxas de decomposição, a taxa de decomposição é geralmente 15-30 por cento, e a espessura necessária para nitretação é mantida por pelo menos 4-10 horas, e a temperatura de tratamento é mantida em cerca de 520 graus.
Esfriar
A maioria dos fornos de nitretação industrial possui trocadores de calor para resfriar rapidamente o forno de aquecimento e as peças processadas após a conclusão do trabalho de nitretação. Ou seja, após a nitretação ser concluída, a energia de aquecimento é desligada para reduzir a temperatura do forno em cerca de 50 graus, e então a taxa de fluxo de amônia é dobrada e o trocador de calor é iniciado.
Neste momento, preste atenção para observar se há bolhas transbordando na garrafa de vidro conectada ao tubo de exaustão para confirmar a pressão positiva no forno. Depois que o gás de amônia introduzido no forno se torna estável, a taxa de fluxo de amônia pode ser reduzida até que a pressão positiva no forno seja mantida.
Quando a temperatura do forno cai abaixo de 150 graus, a tampa do forno pode ser aberta após a introdução de ar ou nitrogênio usando o método de remoção do gás no forno conforme descrito acima.
Nitretação a gás
A nitretação a gás foi publicada pelo alemão AF ry em 1923. A peça de trabalho foi colocada em um forno, e o gás NH3 foi alimentado diretamente no forno de nitretação a 500-550 graus e mantido por 20-100 horas para decompor o gás NH3 em um estado atômico.
O tratamento de nitretação com gás (N) e gás (H) é o objetivo principal de produzir uma camada de composto resistente ao desgaste e à corrosão na superfície do aço. Sua espessura é de aproximadamente 0.02-0.02m/m, e sua natureza é extremamente dura Hv 1000 ~1200, e extremamente frágil. A taxa de decomposição de NH3 varia dependendo da taxa de fluxo e temperatura.
Quanto maior a taxa de fluxo, menor a taxa de decomposição, menor a taxa de fluxo, maior a taxa de decomposição e quanto maior a temperatura, maior a taxa de decomposição. Quanto menor a temperatura, menor a taxa de decomposição. O gás NH3 sofre decomposição térmica a 570 graus da seguinte forma:
NH3 →〔N〕Fe mais 3/2 H2
O N decomposto então se difunde na superfície do aço para formar. Nitretação de gás de fase Fe2-3N, a desvantagem geral é que a camada endurecida é fina e o tempo de nitretação é longo.
A nitretação a gás tem baixa eficiência devido à decomposição do NH3 para nitretação, por isso geralmente é fixada para selecionar aços adequados para nitretação, como contendo Al, Cr, Mo e outros elementos de nitretação, caso contrário a nitretação não será possível.
Geralmente, JIS e SACM1 são usados. Os novos JIS, SACM645 e SKD61 também são chamados de têmpera e revenimento com tratamento de fortalecimento e têmpera. Como Al, Cr, Mo, etc. são todos elementos que aumentam a temperatura do ponto de transformação, a temperatura de têmpera é maior e a temperatura de revenimento também é maior do que a dos aços de liga estrutural comuns. A fragilidade do revenido ocorre durante o aquecimento prolongado na temperatura de nitretação, de modo que o tratamento de têmpera e revenimento é aplicado antecipadamente.
Nitretação de gás NH3, porque a superfície é áspera, dura e quebradiça devido ao longo tempo, não é fácil de moer, e o longo tempo não é econômico. É usado para a nitretação do tubo de alimentação e da haste do parafuso da máquina de moldagem por injeção de plástico.
Nitretação líquida
A principal diferença da nitrocarbonetação líquida é que existe a fase Fe3Nε na camada nitretada, a fase Fe4Nr existe mas não o nitreto da fase Fe2Nξ. O composto da fase ξ é duro e quebradiço no processo de nitretação, que é pobre em tenacidade, e nitrocarbonetação líquida O método consiste em remover ferrugem, desengordurar, pré-aquecer a peça e colocá-la em um cadinho de nitretação.
O cadinho é feito de TF-1 como sal principal e é aquecido a 560-600 graus por vários minutos a várias horas. , A profundidade da camada de nitretação é determinada de acordo com o tamanho da carga externa na peça de trabalho. Durante o processamento, um tubo de ar deve ser inserido no fundo do cadinho para decompor uma certa quantidade de agente de nitretação de ar em CN ou CNO, que penetrará e difundirá para a superfície de trabalho, de modo que o composto mais externo da superfície da peça de trabalho é 8-9 por cento em peso de N e uma pequena quantidade de C e a camada de difusão.
Átomos de nitrogênio se difundem na base -Fe para tornar o aço mais resistente à fadiga. Durante o período de nitretação, devido à decomposição e consumo de CNO, portanto, é necessário testar continuamente a composição do sal em 6-8 horas de tratamento para ajustar o volume de ar ou adicionar novo sal.
O material usado para o tratamento de nitretação mole líquida é o metal de ferro. A dureza da superfície após a nitretação é maior se a dureza da superfície contém Al, Cr, Mo, Ti, e quanto maior o teor de ouro, menor a profundidade de nitretação, como aço carbono Hv 350 -650, aço inoxidável Hv {{1} }, aço nitretado Hv 800-1100.
A nitrocarbonetação líquida é adequada para peças de automóveis resistentes ao desgaste e à fadiga, máquinas de costura, câmeras, etc., como processamento de camisa de cilindro, processamento de válvula, processamento de cilindro de pistão e moldes não deformáveis. Os países que usam nitrocarbonetação líquida incluem países da Europa Ocidental, Estados Unidos, União Soviética e Japão.
Nitretação iônica
Este método consiste em colocar uma peça de trabalho em um forno de nitretação, aspirar o forno a 10-2-10-3 Torr (㎜Hg) com antecedência, então introduzir gás N2 ou gás misto N2 mais H2 e ajustar o forno para atingir {{4} } Torr, conecte o corpo do forno ao ânodo, a peça de trabalho ao cátodo e aplique centenas de volts de tensão CC entre os dois pólos.
Neste momento, o gás N2 no forno será descarregado brilhantemente em íons positivos e se moverá para a superfície de trabalho. A tensão cai bruscamente, fazendo com que os íons positivos corram para a superfície do cátodo em alta velocidade, transformando energia cinética em energia gasosa, de modo que a temperatura da superfície da peça possa subir, devido ao impacto dos íons nitrogênio, a superfície da peça de trabalho é salpicada com Fe.CO e outros elementos para combinar com íons de nitrogênio. FeN, como resultado, o nitreto de ferro é gradualmente adsorvido na peça de trabalho para produzir nitretação.
A nitretação de íons basicamente usa nitrogênio, mas se o gás hidrocarboneto for adicionado, ele pode ser usado para nitretação suave de íons, mas geralmente é chamado de nitrogênio iônico Tratamento químico, a concentração de nitrogênio na superfície da peça de trabalho pode ser ajustada alterando a relação de pressão parcial do gás misturado (N2 mais H2) preenchido no forno.
Quando a nitretação de íons puros, uma estrutura monofásica r' (Fe4N) na superfície de trabalho contém teor de N em 5,7 a 6,1 por cento em peso, a espessura da camada está dentro de 10μm. A camada composta é forte e não porosa, e não é fácil cair. Como o nitreto de ferro é constantemente absorvido pela peça de trabalho e se difunde para o interior, a estrutura da superfície para o interior é FeN → Fe2N → Fe3N → Fe4N muda em sequência, o ε monofásico (Fe3N) contém 5.{{13 }},0 por cento em peso de N, e o monofásico ξ (Fe2N) contém 11.0-11,35 por cento em peso.
A nitretação iônica primeiro gera a fase r e depois adiciona No caso do carbeto de hidrogênio, a camada composta e a camada de difusão que se transformam na fase épsilon, o aumento da camada de difusão contribui muito para o aumento da resistência à fadiga. é melhor na fase ε.
O grau de tratamento de nitretação iônica pode começar a partir de 350 graus. O tempo de tratamento pode ser de vários minutos ou mesmo muito tempo considerando o material e suas propriedades mecânicas relacionadas. Este método é o mesmo que o tratamento de nitretação anterior usando o método de decomposição térmica. O método é diferente. Como este método utiliza alta energia iônica, materiais como aço inoxidável, titânio, cobalto, etc., que no passado eram considerados difíceis de serem tratados, também podem ser facilmente tratados com excelente endurecimento superficial.
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