Technics av Nitriding

Nitriding er en varme behandle prosess som diffunderer nitrogen i overflaten av metall å skape en tilfelle-herdet overflate. Disse prosessene brukes oftest på lav-karbon, lav-legering stål. De er også brukt på middels og høy-karbon stål, Titan, aluminium og molybden. I 2015, ble nitriding brukt til å generere unike dobbeltsidig mikrostruktur (Martensite-Austenite, Austenite-ferrite), kjent for å være assosiert med sterkt forbedret mekaniske egenskaper.

Typiske bruksområder inkluderer tannhjul veivaksler kamaksler, cam tilhengere, ventil deler, extruder skruer, die-casting verktøy smiing dør, ekstrudering dør, skytevåpen komponenter, sprøytebrukere og plast-mold verktøy.

Prosesser

Prosessene er oppkalt etter mediet som brukes til å donere. De tre viktigste metodene brukes: gass nitriding og salt bad nitriding plasma nitriding.

Gass nitriding

Gass nitriding er donor en nitrogen gass, vanligvis ammoniakk (NH₃), som er grunnen til det er kjent som ammoniakk nitriding. Når ammoniakk kommer i kontakt med oppvarmet arbeidsstykket dissosierer det nitrogen og hydrogen. Nitrogen diffunderer deretter på overflaten av materialet skape et nitride lag. Denne prosessen har eksistert i nesten et århundre, men bare i siste tiårene har det vært en konsentrert innsats for å undersøke termodynamikk og kinetics involvert. Siste utviklingen har ført til en prosess som kan kontrolleres nøyaktig. De resulterende nitriding lag tykkelse og fase grunnlov kan velges og prosessen optimalisert for bestemt egenskapene som kreves.

Fordelene med gass nitriding over de andre variantene er:

● Presis kontroll av kjemiske potensial av nitrogen i den nitriding atmosfæren av kontrollere gass strømningshastighet på nitrogen og oksygen.

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

● stor størrelser mulig - begrensende faktoren blir ovn størrelse og gass flyt.

● Med moderne datamaskin kontroll av atmosfæren nitriding resultatene kan styres nøye.

● Relativt lav utstyr koste - spesielt sammenlignet med plasma.

Ulempen med gass nitriding er:

● Reaksjon kinetics sterkt påvirket av overflaten tilstand - en fet overflate eller en forurenset med skjærevæsker leverer dårlige resultater.

● Overflaten aktivisering er noen ganger nødvendig å behandle ståltyper med høy krom innhold - sammenligne sputtering under plasma nitriding.

● Ammoniakk som nitriding medium - skjønt ikke spesielt giftig det kan være skadelig når inhalert i store mengder. Også, må utvises ved oppvarming i nærvær av oksygen å redusere fare for eksplosjon.

Salt bad nitriding

I salt bad nitriding er nitrogen donerer medium en nitrogen-inneholdende salt som cyanid salt. Salter brukes også donere karbon til arbeidsstykket overflaten gjør salt bad en nitrocarburizing. Temperaturen brukes er typisk for alle nitrocarburizing prosesser: 550-570 ° C. Fordelene med salt nitriding er at den oppnår høyere spredning i samme periode i tid i forhold til andre metoden.

Fordelene med salt nitriding er:

● Rask behandlingstid - vanligvis i 4 timer eller så for å oppnå

● Enkel betjening - varme salt og arbeidsstykker temperatur og senk til varigheten som har transpired.

Ulempene er:

● salter brukes er svært giftige - salg av salter er styrt av strenge miljølover i vestlige land og har økt kostnadene ved å bruke salt bad. Dette er en av de viktigste årsakene prosessen har falt i unåde i de siste tiårene.

● Bare én prosess mulig med salt papirtype - siden nitrogen potensielle angis av salt, bare én type prosessen er mulig.

Plasma nitriding

Plasma nitriding, også kjent som ion nitriding, plasma ion nitriding eller glød-utslipp nitriding, er en industriell overflaten herding behandling for metalliske materialer.

I plasma nitriding, reaktivitet av nitriding media er ikke på grunn av temperaturen men gassen ionisert tilstand. I denne teknikken brukes intens elektrisk felt til å generere ionisert molekyler av gassen rundt overflaten skal nitrided. Slike høyaktiv gass med ionisert molekyler kalles plasma, navngi teknikken. Gassen brukes til plasma nitriding er vanligvis ren nitrogen, siden ingen spontan spaltning er nødvendig (som er tilfellet for gass nitriding med ammoniakk). Det er varmt plasmas typisk eksempel plasma jets brukes for metall skjæring, sveising, kledning eller sprøyting. Det er også kaldt plasmas, vanligvis generert innenfor vakuum chambers, på lavtrykk regimer.

Vanligvis behandlet stål beneficially med plasma nitriding. Denne prosessen tillater tett kontroll av nitrided mikrostrukturen, slik at nitriding med eller uten sammensatte lag formasjonen. Ikke bare forbedres ytelsen til metalldeler, men arbeider lifespans også øke, og så gjøre belastning grensen og tretthet styrken av metaller som behandles. For eksempel mekaniske egenskaper av austenittisk stål som motstand mot slitasje kan være betydelig utvidet og overflate hardheten av spesialstål kan dobles.

En plasma nitrided del er vanligvis klar til bruk. Det krever ingen maskinering, eller polering eller noen andre innlegg-nitriding operasjoner. Dermed prosessen er brukervennlig, sparer energi siden det fungerer raskest, og forårsaker liten eller ingen fordreining.

Plasma nitriding er ofte kombinert med fysisk vanndamp avsetning (PVD) prosessen og merket Duplex behandling, med økt fordeler. Mange brukere foretrekker å ha en plasma oksidasjon trinn kombinert på den siste fasen av behandling for å produsere en glatt jetblack lag av oksider som er motstandsdyktig mot slitasje og korrosjon.

Siden nitrogen ioner er gjort tilgjengelig av ionisering, forskjellig fra gass eller salt bad, avhengig plasma nitriding effektivitet ikke av temperaturen. Plasma nitriding kan dermed utføres i et bredt temperaturområde, fra 260 ° C til mer enn 600 ° C. For eksempel på moderate temperaturer (som 420 ° C), kan rustfritt stål bli nitrided uten dannelsen av krom nitride precipitates og dermed opprettholde korrosjon motstand egenskaper.

Plasma nitriding prosesser, nitrogen gass (N₂) er vanligvis nitrogen bærer gass. Andre gasser som hydrogen eller Argon brukes også. Faktisk Argon og H₂kan brukes før nitriding prosessen under oppvarming av deler til Rengjør skal nitrided. Denne klargjøringsprosedyren effektivt fjerner oksid lag fra overflater og kan fjerne fine lag med løsemidler som kunne være. Dette hjelper også termisk stabilitet av plasma anlegget, siden varmen lagt til av plasma finnes allerede under oppvarming og dermed når prosessen temperaturen er nådd den faktiske nitriding begynner med mindre varme endringer. For nitriding prosessen legges H2 gass også for å holde det overflaten klart av oksider. Denne effekten kan observeres ved å analysere overflaten av delen under nitriding.