Nitruración
La nitruración es un proceso tecnológico de tratamiento químico-térmico , en el que la superficie de varios metales o aleaciones se satura con nitrógeno en un medio de nitruración especial. La capa superficial del producto, saturada de nitrógeno, contiene nitruros disueltos y adquiere mayor resistencia a la corrosión y la más alta microdureza. En términos de microdureza, la nitruración es superada solo por la boruración , mientras que al mismo tiempo supera ligeramente a la carburación y la nitrocarburación .
Metales nitrurados y aleaciones
- Aceros al carbono y aleados, aceros estructurales y de herramientas.
- Hierros fundidos con alto contenido de cromo, aleaciones resistentes al desgaste con alto contenido de cromo, cromo .
- Titanio y aleaciones de titanio.
- Berilio .
- tungsteno _
- aleaciones de niobio .
- Materiales en polvo.
Nombramiento de nitruración
- endurecimiento superficial
- Protección contra la corrosión
- Aumento de la resistencia a la fatiga
- reducción de fricción
- Resistencia al desgaste mejorada
Dependiendo del propósito, los procesos tecnológicos de nitruración utilizados pueden diferir significativamente.
Los principales tipos de nitruración
Nitruración en baños de sal
Inmersión y exposición de piezas en una solución de sales fundidas a una temperatura de 530-650 grados centígrados (no afecta el cambio estructural del material).
La estructura superficial resultante tiene:
- Grosor de la capa: 0,01-0,6 mm;
- Dureza superficial - 400-1200 HV
- Reducir el coeficiente de fricción entre 1,5 y 5 veces;
- La fragilidad de la capa está ausente;
- Mayor resistencia al desgaste, incluidos los aceros inoxidables;
- Aumento de la resistencia a la fatiga de 1,5 a 2 veces;
- Deformaciones y correas de partes largas están prácticamente ausentes.
- La resistencia a la corrosión puede alcanzar las 800 horas en niebla salina .
En comparación con otras tecnologías (nitruración de gas y plasma), la nitruración en baños de sal tiene una menor profundidad de la capa de nitruración, pero tiene una mejor resistencia a la corrosión y rugosidad superficial. La principal ventaja es la capacidad de lograr rápidamente las características deseadas, lo que reduce el tiempo y el costo de procesamiento.
Nitruración gaseosa
La saturación de la superficie metálica se realiza a temperaturas desde 400 °C (para algunos aceros) hasta 1200 °C (aceros austeníticos y metales refractarios). El medio de saturación es amoníaco disociado . Para controlar la estructura y las propiedades mecánicas de la capa durante la nitruración con gas de los aceros, se utilizan:
- modos de temperatura de saturación de dos y tres etapas
- dilución de amoníaco disociado:
Los parámetros de control del proceso son:
- grado de disociación del amoníaco
- consumo de amoníaco
- la temperatura
- costos de gases de proceso adicionales (si corresponde).
Esta es la última modificación de la tecnología de nitruración de gas. El medio de saturación es amoníaco, disociado a una temperatura de 400-600 grados Celsius en un catalizador en el espacio de trabajo del horno. Para controlar la estructura y las propiedades mecánicas de la capa durante la nitruración catalítica de aceros con gas, se utiliza un cambio en el potencial de saturación. En general, se utilizan temperaturas más bajas que en la nitruración con gas.
Nitruración de plasma iónico
La tecnología de saturación de productos metálicos en un vacío que contiene nitrógeno (aproximadamente 0,01 atm. ), En el que se excita una descarga eléctrica incandescente . El ánodo son las paredes de la cámara de calentamiento y el cátodo es la pieza de trabajo. Para controlar la estructura de la capa y las propiedades mecánicas de la capa, se utilizan los siguientes (en diferentes etapas del proceso):
- cambio en la densidad de corriente
- cambio en el flujo de nitrógeno
- cambio de vacío
- aditivos al nitrógeno de los gases de proceso ultrapuros:
Nitruración a partir de soluciones electrolíticas
El uso del efecto de ánodo para la saturación por difusión de la superficie tratada con nitrógeno en soluciones de electrolitos multicomponente , uno de los tipos de tratamiento electroquímico-térmico de alta velocidad ( calentamiento electrolítico anódico ) de productos de pequeño tamaño. La parte del ánodo, cuando se aplica un voltaje constante en el rango de 150 a 300 V, se calienta a temperaturas de 450 a 1050 °C. El logro de tales temperaturas está garantizado por una capa continua y estable de vapor y gas que separa el ánodo del electrolito. Para garantizar la nitruración, además del componente eléctricamente conductor, se introducen sustancias donantes en el electrolito, generalmente nitratos .
Equipos de nitruración
Para la nitruración de gas se utilizan principalmente hornos de cuba, retorta y cámara. Se utiliza un disociador para preparar el amoníaco antes de introducirlo en el horno.
Para la nitruración catalítica de gases se utilizan principalmente hornos de cuba, retorta y cámara, equipados con catalizadores incorporados y sondas de oxígeno para determinar la capacidad de saturación de la atmósfera.
Para llevar a cabo los procesos de nitruración ion-plasma se utilizan instalaciones especializadas en las que se calientan los productos por bombardeo catódico con iones y, de hecho, por saturación.
Para la nitruración a partir de soluciones electrolíticas se utilizan instalaciones de tratamiento electroquímico-térmico.
Véase también
Enlaces
- Nitruración // Gran enciclopedia soviética : [en 30 volúmenes] / cap. edición A. M. Projorov . - 3ra ed. - M. : Enciclopedia soviética, 1969-1978.
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