31. Азотирование стали, сущность процесса, назначение.

Азотирование стали впервые предложено акад. Н. П. Чижевским. Процесс азотирования стальных деталей заключается в поверхностном насыщении азотом в среде аммиака (NH3) при температурах нагрева 500—700° С в течение 20—90 ч. Глубина азотированного слоя допускается в пределах 0,2—0,8 мм.

Азотирование применяется для повышения твердости, износостойкости, предела усталости, сопротивления коррозии и жаропрочности. Азотированию могут подвергаться детали из углеродистой низко-легированной и легированной сталей, а также чугун. Детали из углеродистой и низколегированной стали азотируют для увеличения сопротивления коррозии. Твердость азотированной. поверхности у них не превышает HV 250—300.

Легированные стали с содержанием хрома, никеля, алюминия и молибдена после азотирования имеют поверхностную твердость HV 850—1200 (рис. 37). Это достигается за счет образования мелкодисперсных нитридов на поверхности детали (химических соединений азота с элементами AlN, GrN, Cr2N, MoN).

Технологический процесс изготовления деталей при применении азотирования состоит из следующих этапов:

1) предварительная термическая обработка заготовки;

2) механическая обработка детали, включая шлифование;

3) защита мест, не подлежащих азотированию (покрытие тонким слоем олова гальваническим способом);

4) азотирование;

5) окончательное шлифование или доводка в соответствии с заданными допусками.

Необходимо иметь в виду, что при азотировании имеет место деформация деталей (коробление). Деформация детали будет тем больше, чем выше температура азотирования и глубина азотированного слоя и чем тоньше стенки детали.

32. Нитроцементация и цианирование, сущность процесса, назначение.

Нитроцементация сталей — процесс насыщения поверхности стали одновременно углеродом и азотом при 700—950 °C в газовой среде, состоящей из науглероживающего газа и аммиака. Наиболее часто нитроцементация проводится при 850—870 °С. После нитроцементации следует закалка в масло с повторного нагрева или непосредственно из нитроцементационной печи с температуры насыщения или небольшого подстуживания. Для уменьшения деформации рекомендуется применять ступенчатую закалку с выдержкой в горячем масле 180—200 °С.

При нитроцементации поверхность стали насыщается в газовой атмосфере углеродом и азотом. Нитроцементованный слой образуется в результате одновременной диффузии углерода и азота в аустените. Большинство деталей нитроцементуется при температурах выше 800° С, чаще всего при 840—860° С. Нитроцементованный слой, образующийся при этих температурах по существу аналогичен цементированному слою. Желательные механические свойства получаются за счет охлаждения его с температуры нитроцементации с такой скоростью, при которой достигается превращение углеродисто-азотистого аустенита в мартенсит. Если нитроцементация проводится при температурах ниже 700° С, на поверхности нитроцементованного слоя образуется слой соединений железа с углеродом и азотом, обладающий большой стойкостью против задиров и износа.

Цианированием называется процесс одновременного насыщения стали углеродом и азотом с целью повышения твердости, износостойкости и коррозионной стойкости изделия. Одновременное присутствие углерода и азота ускоряет их совместную диффузию в поверхностные слои металла. Цианированию подвергают углеродистые и легированные стали.

Различают два вида цианирования:

• высокотемпературное, проводимое при температуре, лежащей выше Ас3,

• низкотемпературное при температуре нижеAc1.

При высокотемпературном цианировании металл насыщается в большей степени углеродом, чем азотом, а при низкотемпературном цианировании — в большей степени азотом, чем углеродом.