1. Разбиране на обработката с азотиране:
Азотирането е термохимичен процес на повърхностна обработка, който включва дифузия на азот в повърхностния слой на материала. Този процес обикновено се извършва в контролирана атмосфера, като газ амоняк, при повишени температури, вариращи от 500 до 1100 градуса по Целзий. Азотните атоми проникват в повърхността на материала, образувайки нитриди, които значително променят свойствата му.
2. Видове азотиране:
Има няколко вида процеси на азотиране, които обикновено се използват при обработката с ЦПУ, включително газово азотиране, азотиране в солена баня и плазмено азотиране. Газовото азотиране е най-широко използваният метод, при който материалът е изложен на атмосфера, богата на амоняк. Азотирането в солена баня включва потапяне на материала в разтопена солена баня, съдържаща богати на азот съединения. Плазменото азотиране, от друга страна, използва плазмена среда с ниско налягане за въвеждане на азот в повърхността на материала.
3. Ефекти от азотирането върху характеристиките на материала:
Обработката с азотиране има дълбоко въздействие върху различни характеристики на материала, подобрявайки тяхната производителност в специфични приложения. Нека разгледаме някои от ключовите характеристики, засегнати от азотирането:
а. Твърдост:
Азотирането значително повишава повърхностната твърдост на материалите. По време на процеса азотните атоми образуват нитриди, които са твърди съединения, които допринасят за твърдостта на материала. Тази подобрена твърдост прави материала по-устойчив на износване, абразия и деформация.
b. Износоустойчивост:
Азотирането подобрява износоустойчивостта на материала чрез образуване на твърд, устойчив на износване повърхностен слой. Този слой, известен като комбиниран слой, е съставен от нитриди и осигурява отлична устойчивост срещу триене, ерозия и повърхностна умора.
° С. Якост на умора:
Обработката с азотиране може да повиши якостта на умора на материалите, което ги прави по-устойчиви на циклично натоварване и напрежение. Напреженията на натиск, предизвикани от азотирането в повърхностния слой, спомагат за възпрепятстване на разпространението на пукнатини и увеличават цялостния живот на материала при умора.
д. Устойчивост на корозия:
Някои видове азотиране, като например азотиране в солена баня, могат да подобрят корозионната устойчивост на материала. Образуването на нитриди върху повърхността на материала създава защитен слой, който действа като бариера срещу корозивни елементи, удължавайки живота на материала в тежки среди.
д. Стабилност на размерите:
Обработката с азотиране минимизира промените в размерите на материалите, осигурявайки по-добра стабилност на размерите. Процесът предизвиква напрежение на натиск върху повърхността, което противодейства на напрежението на опън, което често води до изкривяване или изкривяване на материала.
f. Коефициент на триене:
Азотирането може да намали коефициента на триене на материалите, което води до подобрена смазваща способност и намалени загуби от триене. Това е особено полезно при приложения, при които е желано ниско триене, като например при плъзгащи се или въртящи се компоненти.
4. Обичайни материали, подложени на обработка с азотиране в CNC машинната индустрия:
а. Стомана:
Стоманата е един от най-често използваните материали в CNC машинната индустрия и няколко вида стомана се възползват от обработката с азотиране. Някои популярни видове стомана, които се подлагат на азотиране, включват:
i. AISI 4140:
Тази средно въглеродна стомана често се използва в приложения, изискващи висока якост и издръжливост. Азотирането на стомана AISI 4140 подобрява нейната повърхностна твърдост и устойчивост на износване, което я прави подходяща за компоненти, подложени на големи натоварвания и износване.
ii. AISI 4340:
Известна с високата си якост и издръжливост, стоманата AISI 4340 се използва често в космически и автомобилни приложения. Азотирането на този клас стомана подобрява нейната твърдост, устойчивост на износване и якост на умора, което я прави идеална за критични компоненти като зъбни колела и валове.
iii. AISI 316:
Tнеговата аустенитна неръждаема стомана се използва широко в индустрии, изискващи отлична устойчивост на корозия. Азотирането на стомана AISI 316 подобрява нейната повърхностна твърдост и устойчивост на износване, като същевременно запазва своите свойства за устойчивост на корозия.
b. Инструментални стомани:
Инструменталните стомани са специално проектирани за приложения, които изискват висока твърдост, устойчивост на износване и термична стабилност. Някои често срещани видове азотирана инструментална стомана включват:
i. H13:
Тази инструментална стомана за гореща обработка се използва широко в приложения за леене под налягане и коване. Азотирането на стомана H13 подобрява повърхностната твърдост, устойчивостта на износване и свойствата на термична умора, което я прави подходяща за приложения при високи температури.
ii. D2:
Известна с високата си устойчивост на износване и твърдост, инструменталната стомана D2 често се използва за рязане и формоване. Азотирането на стомана D2 подобрява нейните повърхностни свойства, осигурявайки повишена устойчивост на износване и подобрена производителност при взискателни операции по обработка.
° С. Излято желязо:
Чугунът е друг материал, често срещан при обработката с ЦПУ, и някои видове чугун могат да се възползват от обработката с азотиране. Някои често срещани видове чугун, които се подлагат на азотиране, включват:
i. G25:
Този вид сив чугун се използва широко в приложения, изискващи добра обработваемост и устойчивост на износване. Азотирането на чугуна G25 подобрява неговата повърхностна твърдост и устойчивост на износване, което го прави подходящ за компоненти, подложени на абразивно износване.
ii. GGG40:
Известен също като нодуларен или пластичен чугун, GGG40 предлага отлична здравина и пластичност. Азотирането на чугун GGG40 подобрява неговата повърхностна твърдост и устойчивост на износване, което го прави подходящ за компоненти, подложени на високи натоварвания и износване.
iii. G17CrMo5-5:
Този топлоустойчив чугун се използва обикновено в приложения, изискващи устойчивост на висока температура и устойчивост на износване. Азотирането на чугун G17CrMo5-5 подобрява повърхностните му свойства, което го прави подходящ за компоненти, изложени на повишени температури и износване.