Nitrering och metallurgiskt beteende
Gasnitrering är en form av värmebehandling av stål där man använder värme för att diffundera kväverik gas på metallens yta i syfte att härda den. Nitridhärdningsprocessen integreras i bulkmaterialet, vilket gör att den del av metallen som ligger under ytskiktet förblir mjuk.
Ammoniak är den vanligaste gasen som används och den separeras till kväve och väte när den kommer i kontakt med metallen. Endast kvävet diffunderar till ytan och bildar nitridskiktet. Släckningsmetoder (t.ex. oljesläckning) krävs inte och metallens kärnegenskaper påverkas inte.
Gas vs. flytande nitrering
Gasnitrering sprider gasen till metallen via värme i en ugn eller i en sluten atmosfär. Vid flytande nitrering används en cyanidsaltblandning i ett bad.
Värmebehovet för vätska är lägre än för gastekniken, och den härdade föreningen på komponentens yta är tjockare.
Arbetssättet är enkelt och bearbetningstiden är kortare än den gasbaserade metoden, men de salter som blir kvar är mycket giftiga. Den gasbaserade processen har enklare metoder för bortskaffande av nitreringsmedlet.
Nitridering kontra uppkolning
Uppkolning liknar gasnitridering i det avseendet att det är en värmebaserad process som ger en slittålig, anti-gall yta. I stället för kväve är basen kol. Släckning och anlöpning kan vara nödvändigt för att minimera distorsion eftersom det finns mikrostrukturförändringar som sker under härdningsprocessen. Det hölje som bildas under nitridhärdningsprocessen är inte lika tjockt som karburering.
Fördelar med gasnitrering
- Låg kostnad jämfört med andra höljetillämpningar. Processen går med minsta möjliga övervakning, komponenterna efter processen är dimensionellt stabila och det krävs mycket lite, om ens någon, behandling vid efterföljande värmebehandling.
- Noll eller minimal distorsion på delarna, vilket möjliggör noggrann dimensionskontroll
- Hög volymmässighet. Storleken på ugnen är den främsta begränsande faktorn.
- Slitage- och korrosionsbeständigt.
– Ökad utmattningshållfasthet - Gasflödeshastigheten kan styras exakt, och delar kan maskeras, vilket förhindrar härdning i vissa områden. Detta möjliggör maskinbearbetning efter appliceringen,
- Rena delar produceras, utan de rester som följer med saltbad, uppkolning och
- andra processer.
Bästa användningsområden
USA började utveckla nitreringsprocesser i början av 1900-talet, men intresset för industriell användning var litet förrän efter andra världskriget. I tillämpningar som kräver förbättrad utmattningshållfasthet och precision, t.ex. i extruderingsskruvar och precisionskugghjul, är gasnitrering lämpligast.
Högbelastade maskinkomponenter och låglegerade stål har också nytta av den hållbarhet som uppnås med denna process. Verktyg av lågkolstål kan korrodera tidigare än väntat utan denna falltillämpning. Fordonsdelar som vevaxlar, ventildelar och fjädrar kan bibehålla en formbarhet som förhindrar sprickbildning under extrema förhållanden.
På grund av dess förbättrade korrosionsbeständighet och anti-galling-egenskaper är det en primär process som används i flygplanskomponenter, från kolvar, stänger och distanser till axelpinnar, muttrar och bultar.
Nitridhärdningsprocess
Nitridhärdningsprocessen används på huvudkomponenterna i byggmaskiner på grund av de glidegenskaper som den ger, vilket förhindrar repor och bucklor. Förfining av processen genom att förstå den kinetik som är involverad har resulterat i att uppnå ett tjockare härdat skikt och utforska ett bredare utbud av användningstillämpningar.
Specialty Steel Treating är en expert på värmebehandling av stål. Vi har över 60 års erfarenhet som betjänar flera industrier. Kontakta oss för en offert idag.