فن آوری های نیتروژن بر اساس تغییر ساختار سطح یک محصول فلزی است. این مجموعه عملیات به منظور اعطای ویژگی های حفاظتی به شی هدف مورد نیاز است. با این حال، این تنها کیفیت فیزیکی نیست که نیتریدینگ فولاد را در خانه افزایش می دهد، جایی که فرصتی برای اقدامات اساسی تر برای بهبود ویژگی های قطعه کار وجود ندارد.
اطلاعات عمومی در مورد فناوری نیتریدینگ
نیاز به نیترید کردن با حفظ ویژگی هایی تعیین می شود که به محصولات با خواص با کیفیت بالا اجازه می دهد. سهم اصلی تکنیک های نیتریدینگ مطابق با الزامات پردازش حرارتی قطعات انجام می شود. به ویژه، فناوری سنگ زنی گسترده است، به لطف آن متخصصان می توانند پارامترهای فلز را با دقت بیشتری تنظیم کنند. علاوه بر این، حفاظت از مناطقی که مشمول نیتریدینگ نیستند مجاز است. در این حالت می توان از پوشش با لایه های نازک قلع با استفاده از تکنیک گالوانیکی استفاده کرد. در مقایسه با روشهای عمیق‌تر بهبود ساختاری ویژگی‌های فلز، نیتریدینگ اشباع لایه سطحی فولاد است که به میزان کمتری ساختار را تحت تأثیر قرار می‌دهد.جای خالی به این معنی که کیفیت اصلی عناصر فلزی مربوط به ویژگی های داخلی در بهبود نیترید در نظر گرفته نمی شود.
انواع روشهای نیتریدینگ
رویکردهای نیتریدینگ ممکن است متفاوت باشد. معمولاً دو روش اصلی بسته به شرایط نیتریدینگ فلز متمایز می شود. اینها می توانند روش هایی برای بهبود مقاومت در برابر سایش و سختی سطح و همچنین بهبود مقاومت در برابر خوردگی باشند. نوع اول از این جهت متفاوت است که ساختار در پس زمینه دمای حدود 500 درجه سانتی گراد تغییر می کند. کاهش نیترید شدن معمولاً در طی عملیات یونی به دست می آید، زمانی که تحریک تخلیه درخششی با استفاده از آندها و کاتدها انجام می شود. در گزینه دوم، فولاد آلیاژی نیترید می شود. این نوع فناوری عملیات حرارتی را در دمای 600-700 درجه سانتیگراد با مدت زمان حداکثر 10 ساعت فراهم می کند. در چنین مواردی، پردازش را می توان با عمل مکانیکی و تکمیل حرارتی مواد، مطابق با الزامات دقیق برای نتیجه، ترکیب کرد.
تاثیر با یونهای پلاسما
این روشی برای اشباع فلزات در خلاء حاوی نیتروژن است که در آن بارهای درخشش الکتریکی برانگیخته می شوند. دیواره های محفظه گرمایش می توانند به عنوان آند عمل کنند، در حالی که قطعات کار مستقیماً به عنوان کاتد عمل می کنند. به منظور ساده سازی کنترل ساختار لایه ای، اصلاح فرآیند فن آوری مجاز است. به عنوان مثال، مشخصات چگالی جریان، درجه خلاء، سرعت جریان نیتروژن، سطوح اضافه کردن خالصگاز فرآیند و غیره. در برخی اصلاحات، نیتریدینگ پلاسما فولاد نیز اتصال آرگون، متان و هیدروژن را فراهم می کند. تا حدی، این به شما امکان می دهد ویژگی های خارجی فولاد را بهینه کنید، اما تغییرات فنی هنوز با آلیاژ کامل متفاوت است. تفاوت اصلی این است که تغییرات و اصلاحات عمیق ساختاری نه تنها روی پوشش ها و پوسته های بیرونی محصول انجام می شود. پردازش یونی ممکن است بر تغییر شکل کلی ساختار تأثیر بگذارد.
نیتریدینگ گاز
این روش اشباع محصولات فلزی در سطح دمایی حدود 400 درجه سانتی گراد انجام می شود. اما استثناهایی نیز وجود دارد. به عنوان مثال، فولادهای نسوز و آستنیتی سطح بالاتری از حرارت را فراهم می کنند - تا 1200 درجه سانتیگراد. آمونیاک تفکیک شده به عنوان محیط اشباع اصلی عمل می کند. پارامترهای تغییر شکل ساختاری را می توان از طریق روش نیتریدینگ گاز، که شامل فرمت های پردازش مختلف است، کنترل کرد. محبوب ترین حالت ها فرمت های دو مرحله ای و سه مرحله ای و همچنین ترکیبی از آمونیاک جدا شده است. حالت هایی که شامل استفاده از هوا و هیدروژن هستند کمتر مورد استفاده قرار می گیرند. از جمله پارامترهای کنترلی که نیتریدینگ فولاد را با ویژگی های کیفی تعیین می کند، می توان سطح مصرف آمونیاک، دما، درجه تفکیک، مصرف گازهای فرآیند کمکی و غیره را مشخص کرد.
درمان با محلول های الکترولیت
معمولاً از فناوری کاربردی استفاده می شودگرمایش آند در واقع، این یک نوع پردازش الکتروشیمیایی-حرارتی با سرعت بالا مواد فولادی است. این روش بر اساس اصل استفاده از بار الکتریکی پالسی است که از سطح قطعه کار قرار داده شده در یک محیط الکترولیت عبور می کند. با توجه به اثر ترکیبی بارهای الکتریسیته بر روی سطح فلز و محیط شیمیایی، اثر پولیش نیز حاصل می شود. با چنین پردازشی، قسمت هدف را می توان به عنوان یک آند با منبع پتانسیل مثبت از جریان الکتریکی در نظر گرفت. در عین حال حجم کاتد نباید کمتر از حجم آند باشد. در اینجا لازم است به برخی از ویژگی هایی اشاره کنیم که بر اساس آن نیتریدینگ یونی فولادها با الکترولیت ها همگرا می شود. به طور خاص، کارشناسان به انواع حالت‌های شکل‌گیری فرآیندهای الکتریکی با آندها اشاره می‌کنند که، در میان چیزهای دیگر، به مخلوط‌های الکترولیت متصل بستگی دارد. این امکان تنظیم دقیق‌تر کیفیت فنی و عملیاتی روکش‌های فلزی را فراهم می‌کند.
Nitriding کاتولیک
فضای کار در این مورد توسط آمونیاک تفکیک شده با پشتیبانی از رژیم دمایی حدود 200-400 درجه سانتیگراد تشکیل می شود. بسته به کیفیت اولیه قطعه کار فلزی، حالت اشباع بهینه انتخاب می شود که برای اصلاح قطعه کار کافی است. این همچنین در مورد تغییرات فشار جزئی آمونیاک و هیدروژن صدق می کند. سطح مورد نیاز تفکیک آمونیاک با کنترل فشار و حجم گاز تامین می شود. در عین حال، بر خلاف روش های کلاسیک گازاشباع، نیتریدینگ کاتولیک فولاد حالت های پردازش ملایم تری را فراهم می کند. به طور معمول، این فناوری در یک محیط هوای حاوی نیتروژن با بار الکتریکی درخشان اجرا می شود. عملکرد آند توسط دیواره های محفظه گرمایش و عملکرد کاتد توسط محصول انجام می شود.
فرایند تغییر شکل ساختار
عملاً تمام روشهای اشباع سطوح فلزی بر پایه اتصال اثرات دما است. نکته دیگر این است که می توان از روش های الکتریکی و گازی برای اصلاح ویژگی ها نیز استفاده کرد و نه تنها ساختار خارجی، بلکه ساختار خارجی مواد را نیز تغییر داد. به طور عمده، فناوران به دنبال بهبود خواص استحکام جسم هدف و محافظت در برابر تأثیرات خارجی هستند. به عنوان مثال، مقاومت در برابر خوردگی یکی از اهداف اصلی اشباع است که در آن نیتریدینگ فولاد انجام می شود. ساختار فلز پس از تصفیه با الکترولیت ها و محیط های گازی دارای عایق است که می تواند آسیب های مکانیکی طبیعی را تحمل کند. پارامترهای خاص برای تغییر ساختار توسط شرایط استفاده در آینده از قطعه کار تعیین می شود.
Nitriding در برابر پس‌زمینه فناوری‌های جایگزین
همراه با تکنیک نیتریدینگ، ساختار خارجی بلنک های فلزی را می توان با فن آوری های سیانیداسیون و کربورسازی تغییر داد. در مورد اولین فناوری، بیشتر یادآور آلیاژسازی کلاسیک است. تفاوت این فرآیند افزودن کربن به مخلوط های فعال است. دارای ویژگی های قابل توجه و سیمانی است. او نیزاجازه استفاده از کربن را می دهد، اما در دمای بالا - حدود 950 درجه سانتیگراد. هدف اصلی چنین اشباع دستیابی به سختی عملیاتی بالا است. در عین حال، هر دو کربن و نیترید کردن فولاد از این نظر مشابه هستند که ساختار داخلی می تواند درجه خاصی از چقرمگی را حفظ کند. در عمل، چنین پردازشی در صنایعی استفاده می شود که قطعات کار باید در برابر افزایش اصطکاک، خستگی مکانیکی، مقاومت در برابر سایش و سایر کیفیت هایی که دوام مواد را تضمین می کند، مقاومت کنند.
مزایای نیتریدینگ
مزایای اصلی این فناوری شامل انواع حالت های اشباع قطعه کار و تطبیق پذیری کاربرد است. عملیات سطحی با عمق حدود 0.2-0.8 میلی متر نیز امکان حفظ ساختار اصلی قطعه فلزی را فراهم می کند. با این حال، خیلی به سازماندهی فرآیندی بستگی دارد که در آن نیتریدینگ فولاد و سایر آلیاژها انجام می شود. بنابراین، در مقایسه با آلیاژسازی، استفاده از تیمار نیتروژن هزینه کمتری دارد و حتی در خانه نیز قابل انجام است.
معایب نیتریدینگ
روش بر روی پالایش خارجی سطوح فلزی متمرکز شده است که باعث ایجاد محدودیت در شاخص های محافظ می شود. برای مثال، بر خلاف عملیات کربن، نیتریدینگ نمی تواند ساختار داخلی قطعه کار را برای کاهش تنش اصلاح کند. یکی دیگر از معایب خطر تأثیر منفی حتی بر روی خواص محافظ خارجی چنین محصولی است. از یک طرف، فرآیند نیتریدینگ فولاد می تواند مقاومت در برابر خوردگی ومحافظت در برابر رطوبت، اما از طرف دیگر، تراکم سازه را نیز به حداقل می رساند و بر این اساس، بر خواص مقاومتی تأثیر می گذارد.
نتیجه گیری
فناوری های فرآوری فلزات شامل طیف گسترده ای از روش های عمل مکانیکی و شیمیایی است. برخی از آنها معمولی هستند و برای وقف استاندارد شده بلانک ها با روش های فنی و فیزیکی خاص محاسبه می شوند. برخی دیگر بر روی پالایش تخصصی تمرکز می کنند. گروه دوم شامل نیترید کردن فولاد است که امکان پالایش تقریباً نقطه ای سطح بیرونی قطعه را فراهم می کند. این روش اصلاح باعث می شود که به طور همزمان مانعی در برابر تأثیر منفی خارجی ایجاد شود، اما در عین حال اساس مواد را تغییر ندهد. در عمل، قطعات و سازه هایی که در ساخت و ساز، مهندسی مکانیک و ابزارسازی مورد استفاده قرار می گیرند، تحت چنین عملیاتی قرار می گیرند. این امر به ویژه برای موادی که در ابتدا تحت بارهای زیاد قرار می گیرند صادق است. با این حال، شاخص های قدرتی نیز وجود دارد که نمی توان از طریق نیترید کردن به آنها دست یافت. در چنین مواردی از آلیاژسازی با پردازش عمیق تمام فرمت ساختار مواد استفاده می شود. اما معایب خود را نیز در قالب ناخالصی های فنی مضر دارد.
