Technics af Nitriding

Nitriding er en varmebehandling af processen, der diffunderer kvælstof ind i overfladen af en metal til at oprette en sag-hærdede overflade. Disse processer er mest almindeligt anvendte på lav-carbon, legeret stål. De bruges også på medium og high-carbon stål, titanium, aluminium og molybdæn. I 2015, blev nitriding brugt til at generere entydige duplex mikrostruktur (Martensite-austenit, austenit-ferrit), kendt for at være forbundet med kraftigt øget mekaniske egenskaber.

Typiske anvendelser omfatter gears, krumtapaksler, knastaksler, cam tilhængere, ventil dele, ekstruder skruer, die-casting værktøjer, smedning dør, ekstrudering dør, skydevåben komponenter, injektorer og plast-skimmelsvamp værktøjer.

Processer

Processerne, der er opkaldt efter det medium, der anvendes til at donere. De tre vigtigste metoder: gas nitriding, saltbad nitriding og plasma nitriding.

Gas nitriding

I gas nitriding er donor en nitrogen rige gas, normalt ammoniak (NH₃), hvilket er grunden til det er undertiden kendt som ammoniak nitriding. Når ammoniak kommer i kontakt med opvarmet arbejdsemnet tager det kvælstof og brint. Derefter diffunderer kvælstof på overfladen af det materiale, oprettelse af et nitrid lag. Denne proces har eksisteret i næsten et århundrede, men kun i sidste par årtier har der været en koncentreret indsats for at undersøge termodynamik og kinetik involveret. Den seneste udvikling har ført til en proces, der kan styres nøjagtigt. De resulterende nitriding lag tykkelse og fase forfatning kan vælges og processen optimeret til de særlige egenskaber, der kræves.

Fordele ved gas nitriding over de andre varianter er:

● Præcis kontrol af kemiske potentiale af kvælstof i nitriding atmosfære af kontrollerende strømningshastigheden af nitrogen og oxygen.

● All round nitriding effekt (kan være en ulempe i nogle tilfælde, sammenlignet med plasma nitriding).

● Stort parti størrelser muligt - den begrænsende faktor er ovnen størrelse og gas flow.

● Med moderne computerstyring af atmosfæren nitriding resultater kan kontrolleres nøje.

● Relativt lav udstyr koste - især sammenlignet med plasma.

Ulemperne ved gas nitriding er:

● Reaktion kinetik stærkt påvirket af overfladetilstand - en fedtet overflade eller en forurenet med opskæring væsker vil levere dårlige resultater.

● Overflade aktivering er undertiden forpligtet til at behandle stål med en høj chrom indhold - Sammenlign sputtering under plasma nitriding.

● Ammoniak som nitriding medium - dog ikke specielt giftige det kan være skadeligt når inhaleres i store mængder. Også, skal udvises forsigtighed ved opvarmning i tilstedeværelse af ilt til at reducere risikoen for eksplosion.

Salt bad nitriding

I saltbad nitriding er nitrogen donere medium en nitrogen-holdige salt som cyanid salt. Salte anvendes også donere carbon emnets overflade gør saltbad en nitrocarburizing proces. Temperatur bruges er typisk for alle nitrocarburizing processer: 550-570 ° C. Fordelene ved salt nitriding er, at det opnår højere diffusion i den samme periode i forhold til enhver anden metode.

Fordelene ved salt nitriding er:

● Hurtig behandlingstid - normalt i størrelsesordenen 4 timer eller så for at opnå

● Enkel betjening - varme salt og emner til temperatur og nedsænkes indtil varighed har hændt.

Ulemperne er:

● salte brugt er yderst giftige - bortskaffelse af salte styres af strenge miljølove i vestlige lande og har øget omkostningerne ved hjælp af saltbade. Dette er en af de vigtigste grunde til processen er faldet i unåde i de seneste årtier.

● Kun én proces muligt med en bestemt salt type - da de potentielle kvælstof er angivet af salt, kun én type af processen er muligt.

Plasma nitriding

Plasma nitriding, også kendt som ion nitriding, plasma ion nitriding eller glød-udledning nitriding, er en industriel overflade hærdning behandling af metalliske materialer.

I plasma nitriding, reaktivitet med nitriding medierne er ikke på grund af temperaturen men at gassen ioniseret stat. I denne teknik er intens elektriske felter bruges til at generere ioniseret molekyler af gas omkring overflade være nitreret. Sådanne højaktiv gas med ioniseret molekyler kaldes plasma, navngivning af teknik. Gassen bruges til plasma nitriding er normalt ren kvælstof, da ingen spontan nedbrydning er nødvendig (som er tilfældet med gas nitriding med ammoniak). Der er varm plasmaer karakteriseret ved plasma jets bruges til spåntagende bearbejdning, svejsning, beklædning eller sprøjtning. Der er også kold plasmaer, normalt genereret inde i vakuum kamre, på lavtryk regimer.

Stål behandles normalt gavnlig med plasma nitriding. Denne proces tillader tæt kontrol af nitreret mikrostrukturen, så nitriding med eller uden sammensatte lag dannelse. Ikke kun forstærkes udførelsen af metaldele, men arbejder levetid også stige, og det gør stamme grænse og træthed styrken af de metaller, der behandles. For eksempel, mekaniske egenskaber af Austenitisk rustfrit stål som modstand mod slid kan blive betydeligt udvidet og værktøjet steels overflade hårdhed kan fordobles.

En plasma nitreret del er normalt klar til brug. Det kræver nogen bearbejdning, eller polering eller nogen andre indlæg-nitriding operationer. Således processen er brugervenlig, sparer energi, da det virker hurtigst, og forårsager lidt eller ingen forvrængning.

Plasma nitriding er ofte kombineret med fysiske damp deposition (PVD) proces og mærket Duplex behandling, med forbedret fordele. Mange brugere foretrækker at have en plasma oxidation skridt kombineret på den sidste fase af behandlingen for at producere en glat jetblack lag af oxider, der er resistente over for slid og korrosion.

Da nitrogen ioner er stillet til rådighed af ionisering, forskelligt fra gas eller saltbad, afhænger plasma nitriding effektivitet ikke af temperaturen. Plasma nitriding kan derfor udføres i et bredt temperaturområde fra 260 ° C til mere end 600 ° C. For eksempel på moderate temperaturer (ligesom 420 ° C), kan rustfrit stål være nitreret uden dannelse af chrom nitride bundfald og dermed opretholde deres korrosion modstand egenskaber.

I plasma nitriding processer, nitrogen gas (N₂) er normalt det kvælstof, der transporterer gas. Andre gasser såsom hydrogen eller Argon bruges også. Faktisk, Argon og H₂kan bruges før nitriding processen under opvarmningen af dele til at rengøre overflader for at være nitreret. Denne rengøring procedure effektivt fjerner skal oxidlaget fra overflader og kan fjerne fine lag af opløsningsmidler, der kunne være. Dette hjælper også termisk stabilitet af plasma plante, da varmen tilføjet af plasma er allerede til stede under varmt op og dermed når processen temperatur er nået den faktiske nitriding begynder med mindre varme ændringer. For nitriding processen føjes H2 gas også til at holde det overflade klart af nitrogenoxider. Denne effekt kan observeres ved at analysere del under nitriding overflade.