Nadir Toprak Nitrürleme İşleminin Uygulama Durumu ve Gelişim Eğilimi

Yayın Zamanı: 07 / 01 2021 Yazar: Site Editörü Ziyaret: 12207

1980'lerin ortalarından bu yana, üretimde, genellikle alaşımlı çelik karbonlama ve su verme işlemi ile muamele edilen bazı dişliler, daha yüksek mukavemet gereksinimlerinin yanı sıra yüksek hız, yüksek güç ve yüksek güvenilirlik gereksinimlerine sahiptir. Bununla birlikte, karbonlama ve su verme işleminden sonra çeliğin şekli nispeten büyüktür ve dişli taşlama işlemi gibi sonraki adımların eklenmesi gerekir. Kıvrımlı olmayan dişliler için dişli taşlama işlemini gerçekleştirmek kolay değildir. Buna ek olarak, son yıllarda havacılık endüstrisinin hızlı gelişimi, büyük hassas halkaların ve ince duvarlı parçaların uygulanmasını da teşvik etti. Şu anda, bu çelik parçaların yüzey işlemi, çoğunlukla, son işleme ve şekillendirmede zorluk sorunu ve su verme işleminden sonra büyük deformasyon sorunu olan karbonlama ve su verme işlemini benimsemektedir. Karbürlenmiş iş parçası ile karşılaştırıldığında, nitrürleme sonrası iş parçası, yukarıdaki sorunları daha iyi çözebilen daha az deformasyona sahiptir.

En yaygın iki yüzey sertleştirme ısıl işlem prosesi olan nitrürleme ve karbonlamanın kendi avantajları vardır. Nitrürleme tabakasının aşınma direnci, karbonlanmış tabakanınkinden daha iyidir ve sertlik daha yüksektir, ancak işlem döngüsü, karbonlanmış tabakanınkinden daha uzundur. Nitrürleme tabakası, karbonlanmış tabakadan (0.3~0.5 mm) daha sığdır ve taşıma ve darbe yük kapasitesi nispeten zayıftır. . Deneysel çalışmalar, derin nitrürleme (>0.55mm) işleminin karbonlama işleminin kısmen yerini alabileceğini ve ayrıca karbonlanmış tabakanın darbe direncini ve taşıma kapasitesini etkili bir şekilde iyileştirebileceğini göstermiştir.

Nadir toprak elementleri kimyasal ısıl işleme tabi tutulduğundan, yurtiçi ve yurtdışındaki bilim adamları, nadir toprak elementlerinin nitrürleme sürecindeki rolü üzerine birçok çalışma yürütmüş ve dikkate değer sonuçlar elde etmiştir. Yani, nitrürleme işlemine nadir toprak elementleri eklemek, infiltrasyon tabakasının infiltrasyon hızını ve sertliğini etkili bir şekilde artırabilir. , Sızma tabakasını daha kalın hale getirmek ve yapıyı iyileştirmek, böylece kataliz ve mikro alaşımlamanın ikili rolüne sahip olmak. Nadir toprak nitrürleme teknolojisinin gelişimi, kendi özelliklerine bağlıdır, yani benzersiz elektronik katman yapısı, güçlü kimyasal aktiviteye sahip olmasını sağlar.

Nitrürleme işlemine nadir toprak elementlerinin eklenmesinin birçok avantajı vardır: ilk olarak, nitrürlemeyi hızlandırabilir; ikincisi, nitrürleme sıcaklığını etkili bir şekilde azaltabilir; üçüncü olarak, ekipmanın ve iş parçası armatürlerinin hizmet ömrünü büyük ölçüde artırabilir; dördüncüsü, parçaların eğilme yorgunluğunu, Temas yorulma mukavemetini ve aşınma direncini vb. iyileştirebilir. Bu nedenle, Çin dişli nitrürlemede, nadir toprak elementlerinin kimyasal ısıl işlem sürecine dahil edilmesi, süreci yeni bir seviyeye yükseltti ve büyük ölçüde geliştirdi ürün kalitesi, böylece uluslararası standartlarla erken entegrasyon sağlamak ve uluslararası rekabet gücünü artırmak.

1. Konvansiyonel nitrürleme işleminin uygulama durumu

Nitrürleme, yaygın olarak kullanılan bir yüzey kimyasal ısıl işlem teknolojisidir. Nitrürleme işleminin amacı, temelde kendi özelliklerini ve iş parçasının boyutunu değiştirmeden daha yüksek bir yüzey sertliği elde etmek ve aynı zamanda aşınma direncini ve yorulma ömrünü uzatmaktır. . Diğer kimyasal ısıl işlem prosesleri gibi, nitrürleme prosesi de nitrürleme ortamının ayrışmasını, nitrürleme ajanındaki reaksiyonu, difüzyonu, faz arayüz reaksiyonunu, sızan nitrojen elementinin demirde difüzyonunu ve nitrürlerin oluşumunu içerir. Fe-N alaşımı faz diyagramına göre, nitrürleme sıcaklığı genellikle 590°C'den (azotun ötektoid sıcaklığı) daha düşüktür ve nitrürleme tabakası yüzeyden içeriye doğru ε fazı ve α fazı oluşturur. Epsilon fazındaki nitrojen atomlarının difüzyon hızı en yavaş olduğundan, nitrürleme tabakası oluşturulduktan sonra, epsilon fazı nitrojen atomlarının içe doğru difüzyonunu engellemek için bir bariyer görevi görecektir. Bu nedenle, normal şartlar altında, nitrürleme tabakasının büyüme hızı, bir süre nitrürlemeden sonra önemli ölçüde azalacaktır.
Nadir toprak nitrürleme işlemi

2.1 Nadir toprak nitrürleme mekanizması

Nadir toprak, lantanit elementleri ve skandiyum (Sc) ve itriyum (Y) dahil olmak üzere 17 element için ortak bir terimdir. Bu nadir toprak elementleri nispeten aktiftir ve magnezyum (Mg) ile alüminyum (Al) arasında bulunur. Kendine has özelliklerinden dolayı birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Isıl işlem hızlandırıcı olarak kullanılabilmesi ve kimyasal ısıl işlemde kullanılabilmesi de bu özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Kimyasal ısıl işlemde, lantan (La) ve seryum (Ce) genellikle ana elementlerdir, çünkü 4f elektronik katman yapısına ve seryum (Ce)-2.48, lantan (La)-2.52 gibi güçlü kimyasal elektronegatifliğe sahiptirler, Bu nedenle , kimyasal özellikleri nispeten aktiftir, bu da çeşitli metal olmayan maddelerle daha iyi kimyasal sinerji üretmesini sağlar. Harbin Institute of Technology'den bilim adamları, özel elektronik yapıya ve kimyasal aktiviteye sahip nadir toprak elementlerinin çelik parçaların yüzeyine nüfuz edebileceğine inanıyor. Birçok avantajın nedeni, nadir toprak elementi çeliğin yüzeyine bir kez nüfuz ettiğinde, atom yarıçapının demir atomununkinden yaklaşık %40 daha büyük olmasıdır, bu da çevreleyen demir atom kafesinin bozulmasına neden olur. dönüş kusur yoğunluğunu arttırır, yani bozulma daha fazla yenisini üretir. Kristal kusurları, nitrojen atomlarının adsorpsiyonuna ve difüzyonuna elverişlidir, böylece arayer atomları bozulma bölgesinde zenginleşir. Nadir toprak elementi çelik parçanın yüzeyine nüfuz ettikten sonra, kısa sürede çelik parçanın yüzeyinde yüksek bir azot konsantrasyonu oluşturacak, böylece azot atomlarının içe doğru yayılmasını sağlayan yüksek bir azot potansiyeli ve konsantrasyon gradyanı oluşturacaktır. hızla, böylece kimyasal ısıl işlem sürecini belirgin hale getirir Sızan katmanın yapısını hızlandırın ve iyileştirin ve sızan katmanın performansını iyileştirin.

Yazar, nadir toprak nitrürleme oranındaki önemli artışın temel olarak aşağıdaki nedenlerden kaynaklandığına inanmaktadır:

Nadir toprak elementlerinin sızması, kusur yoğunluğunun çoğalmasına, J difüzyon akısının artmasına ve nitrojen atomlarının transfer katsayısının büyük ölçüde artmasına neden olur.
Nadir toprak elementlerinin sızması, yüzey enerjisini artıran, böylece arayer N atomlarını yakalamanın adsorpsiyon enerjisini artıran yüzey Fe atomu kafes bozulmasına neden olur.
Bozulma bölgesinde çok sayıda N atomunun zenginleştirilmesi, nitrojen konsantrasyon farkını arttırır, kimyasal enerjiyi arttırır ve difüzyon hızını hızlandırır.

2.2.Nadir toprak nitrürlemenin özellikleri

Nadir toprak elementinin nitrürleme sırasında katalitik etkisi, nadir toprak nitrürlemenin önemli bir özelliği olan karbürizasyondan çok daha fazladır. Bunun nedeni, nitrürleme sıcaklığının genellikle α-Fe faz bölgesinde olması ve bu faz bölgesindeki nadir toprak elementlerinin sızma direncinin γ-Fe faz bölgesinden çok daha küçük olmasıdır; ayrıca nadir toprak sızma miktarı da sızma etkisini etkileyen ana faktördür. . Genel olarak konuşursak, büyük miktarda sızma, sızma üzerinde daha iyi bir etkiye sahiptir ve nitrürleme sırasındaki nadir toprak sızma miktarı, karbonlama sırasında olduğundan daha fazladır, bu nedenle nitrürleme sırasında sızma etkisi daha iyidir.

Nitrür tabakasındaki nitrürün dağılımı ve morfolojisi, nitrürleme tabakasının sertliğinin anahtarıdır. Nitrür dağıldığında ve dağıldığında sertlik daha yüksek, aksine sertlik daha düşüktür. Geleneksel nitrürleme işleminde, pulsu nitrür genellikle üretilir ve nitrür, ana faz ile uyumlu veya yarı uyumludur. Sıcaklık yükseldikçe, nitrürler birikmeye ve büyümeye devam eder, ana fazdan çözülür ve sertlik keskin bir şekilde düşer.

Nadir toprak nitrürleme sürecinde, nadir toprak sızması, nitrürün dağınık ve eşit olmayan bir dağılım durumu sunmasını sağlar, böylece serbest enerji keskin bir şekilde yükselir ve arayer N atomları için bir tuzak haline gelir. Aynı zamanda, oradaki enerjiyi azaltabilen yarı kararlı bir Cottrell hava kütlesi oluşturulabilir. Nitrürlerin oluşumu, çekirdek olarak nadir toprak elementlerini alır ve dağılımları ince bir şekilde dağılır. Aynı zamanda, aynı zamanda, yaygın yarı küresel bir çökelme sunar, böylece damar benzeri yapının oluşmasını önler ve aynı zamanda tane sınırı boyunca nitrürün ayrışmasını önler. Ayrıca belirli bir sıcaklık aralığında nitrürün morfolojisi değişmeyecek ve dağılımı değişmeyecektir. Geleneksel nitrürleme teknolojisi ile karşılaştırıldığında, nadir toprak nitrürleme teknolojisi, nitrür tabakası sertliğini daha yüksek hale getirir ve kırılganlık 0~ Düzey 1'de muhafaza edilebilir.

2.3. Nadir toprak nitrürleme işleminin gereksinimleri

Nadir toprak nitrürleme, nitrürleme tabakasının daha yüksek sertliği özelliğine sahiptir. Bu özelliğe göre, nitrürleme sıcaklığı 10 ila 20°C arasında artırılabilir, böylece nitrürleme hızının artması daha etkili bir şekilde teşvik edilebilir. Çok sayıda deneyin sonuçlarına göre, aynı sıcaklıkta, nadir toprak nitrürlemesinin sızma oranını yalnızca %15 ila %20 oranında artırabildiği, ancak sıcaklığı 20°C artırdıktan sonra sızma hızının arttığı bulunabilir. büyük ölçüde artırılabilir. Aynı zamanda, geleneksel nitrürleme teknolojisine benzer şekilde, nadir toprak nitrürleme, nitrürlemenin amonyak bozunma hızını makul bir aralıkta kontrol etmelidir, yani ilk aşamada daha yüksek bir nitrojen potansiyeli (Np) kullanılmalı ve ardından kademeli olarak azaltılmalıdır. Genel olarak, değişken sıcaklık ve değişken nitrürleme potansiyeline sahip iki uçlu kontrollü atmosfer nitrürleme işlemi benimsenir ve ilk aşamada amonyak ayrışma hızı azaltılır ve büyük ölçüde artan nitrürleme hızının gereksinimlerini karşılamak için azot potansiyeli artırılır. o.

2.4. Nadir toprak nitrürlemenin ekonomik faydaları ve enerji tasarrufu

Geleneksel nitrürleme işlemi, genel alaşımlı yapısal çelik kullanarak, katman 0.3 mm gerektirdiğinde, tutma süresi genellikle 30 saatten fazladır. Sızma katmanı 0.6 mm gerektirdiğinde, ısı koruma süresinin 90 saatten fazla olması gerekir. Katalizöre nadir toprak nitrürleme eklendikten sonra, normal alaşımlı yapısal çelik 0.3 mm infiltrasyon tabakası gerektirdiğinde, döngüsel ısıtma yalıtımı nitrürleme işlemi aynı sıcaklık koşulu altında kullanılabilirse, tutma süresi sadece 14 saat olacaktır. Geleneksel nitrürleme teknolojisi ile karşılaştırıldığında, ısı koruma süresi 16 saat daha kısadır ve zamandan %53 tasarruf edilir. Bu nedenle elektrikten %40 tasarruf edebilir, amonyak tüketimini yaklaşık %35 azaltabilir ve egzoz gazı emisyonlarını yaklaşık %35 azaltabilir. Penetrasyon katmanı 0.6 mm gerektirdiğinde, ısı koruma süresi yaklaşık %40 oranında kısaltılabilir.

Çin, başta takım tezgahı imalatı, rüzgar enerjisi iletimi, havacılık ekipmanları, kalıp imalatı ve diğer sektörlerde olmak üzere gaz nitrürleme kullanan binlerce şirket ile büyük bir makine imalatçısı ülkedir. 3000 çukur tipi nitrürleme fırınının (75kW olarak hesaplanmıştır) yılda 100 kez çalıştırılacağı ve her 25 saatlik açılışta yıllık 5.625×108kW•h elektrik tüketeceği tahmin edilmektedir. Nadir toprak permeasyon ajanının kullanımı, permeasyon oranını %40 oranında artırabilir ve 2.250 ton standart kömüre eşdeğer olan 108×90,000kW•sa elektrik tasarrufu sağlayabilir ve CO2 emisyonlarını 80,000 ton azaltabilir. Bu nedenle, tüm endüstri nitrürleme sürecinde nadir toprak sızma teknolojisini benimserse, daha iyi bir "enerji tasarrufu ve emisyon azaltımı" etkisi olacaktır.

3. Nadir toprak nitrürleme teknolojisinin geliştirilmesi

3.1. Nadir toprak nitrürlemenin önemi

Son yıllarda, dünya enerji fiyatlarındaki genel artışla birlikte, Çin'in ekonomik gelişimi büyük zorluklarla karşı karşıyadır. Bu nedenle, yenilikçi ve enerji tasarruflu bir ülke kurmayı ve sürdürülebilir ekonomik kalkınma hedefine ulaşmayı önermiş ve enerji tüketimini azaltmak, enerji tasarrufu ve emisyon azaltımı için ilgili önlemleri yayınlamıştır. Ve verimli yaşam uzatma elde etmek için ilgili politikalar. Nadir toprak nitrürleme işleminin ön testine göre, nadir toprak katalizli sızmanın gaz nitrürleme süresini büyük ölçüde kısaltabileceği ve farklı çelik malzemeler için farklı kataliz etkileri gösterebileceği bilinebilir, genellikle yaklaşık %30 ila 60 oranında kısaltılabilir. % ve yüzey sertliği de düşüktür. Geleneksel nitrürleme ile karşılaştırıldığında, 50～150HV'yi artırabilir. Ön hesaplamalar, bu teknolojinin kullanımının, güç tüketimini %30 ila %40 oranında azaltması, nitrürleme atık gaz emisyonlarını azaltması, çalışma saatlerini kısaltması ve iş verimliliğini artırması beklenen güç tüketimini büyük ölçüde azaltacağını göstermektedir. Aynı zamanda, çelik parçaların kalitesi büyük ölçüde iyileştirilir, aşınma direnci büyük ölçüde artar, yüzey aşınma direnci büyük ölçüde artar, belirli bir aralıkta mukavemet ve sertlik artar ve verimli kullanım ve uzun ömür gerçekleştirilir. . Nadir toprak nitrürleme teknolojisi, Çin'in nitrürleme sürecinin gelişimini destekleyecektir.

3.2 Nadir toprak nitrürleme olasılıkları

Nitrürleme işlemi, parçaların yüzey sertliğini iyileştirme, parçaların aşınma direncini iyileştirme ve korozyon direncini ve yorulma direncini iyileştirme özelliklerine sahiptir. Kalıp üretimi ve güç makineleri endüstrilerinde yaygın olarak kullanılabilir. Nitrürleme, mekanik işlemede yeri doldurulamaz bir işlemdir, ancak nitrürleme işleminde hala acil olarak çözülmesi gereken bazı problemler vardır. Örneğin, işlem süresi çok uzun. Örnek olarak 0.5 mm katman alınırsa, 50 saat kadar sürecektir. Hesap dahil yardımcı süre eklenirse işlem süresi 3 ila 4 güne ulaşır. Bu nedenle, bu çok fazla adam-saat, elektrik tüketimi ve amonyak israfına neden olacaktır. Bu nedenle, nitrürleme işlemine ilişkin gelecekteki araştırmaların odak noktası aşağıdaki yönlere odaklanmalıdır: biri nitrürleme süresini kısaltmak; diğeri ise infiltrasyon tabakasını derinleştirmek; üçüncüsü enerji tüketimini azaltmak; dördüncüsü ise yeşil bir ekonomi geliştirme yönüne geçmek.

Çin'in bol bulunan nadir toprak kaynakları ve nadir toprak nitrürleme sürecinin birçok avantajı göz önüne alındığında, endüstriyel gelişme avantajları ve ekonomik faydalar oluşturmak için kaynakların ve teknolojinin avantajlarından tam anlamıyla faydalanmak için teknolojik yenilik ve tanıtım kullanılmalıdır.

Malzeme bilimi ve teknolojisi araştırmacıları, araştırma odağı olarak nadir toprak nitrürleme sürecinin inovasyonunu ve teşvikini almalı ve iç yasaları ve nitrürleme mekanizması hakkında daha derin bir tartışma yürütmelidir. Sürekli olarak yüksek verimli nadir toprak katalizörlerinin araştırma ve geliştirmesini yürütmek ve geleneksel nitrürleme işleminin nadir toprak nitrürleme işlemiyle tamamen değiştirilmesini gerçekleştirmek için çabalamak, böylece enerji tasarrufu, emisyon azaltma, tüketim azaltma ve verimliliğin etkisini en üst düzeye çıkarmak artış ve yaşam uzatma.

Lütfen yeniden basım için bu makalenin kaynağını ve adresini saklayın: Nadir Toprak Nitrürleme İşleminin Uygulama Durumu ve Gelişim Eğilimi

Minhe Basınçlı Döküm Şirketi kaliteli ve yüksek performanslı Döküm Parçaları üretmeye ve sağlamaya adamıştır (metal döküm parça yelpazesi esas olarak şunları içerir: İnce Duvarlı Döküm,Sıcak Kamara Basınçlı Döküm,Soğuk Oda Döküm), Yuvarlak Servis (Döküm Servisi,Cnc İşleme,Kalıp yapımı,Yüzey İşleme).Herhangi bir özel Alüminyum döküm, magnezyum veya Zamak/çinko döküm ve diğer döküm gereksinimleri bizimle iletişime geçebilirsiniz.

ISO90012015 VE ITAF 16949 DÖKÜM FİRMA MAĞAZASI

ISO9001 ve TS 16949 kontrolünde, tüm işlemler yüzlerce gelişmiş basınçlı döküm makinesi, 5 eksenli makine ve blasterlerden Ultra Sonic yıkama makinelerine kadar diğer tesisler aracılığıyla gerçekleştirilir. Müşterinin tasarımını gerçeğe dönüştürmek için deneyimli mühendisler, operatörler ve müfettişlerden oluşan ekip.

ISO90012015 İLE GÜÇLÜ ALÜMİNYUM KALIP DÖKÜM

Dökümlerin sözleşmeli üreticisi. Yetenekler, 0.15 lbs'den başlayan soğuk oda alüminyum döküm parçaları içerir. 6 lbs'ye kadar, hızlı değişim kurulumu ve işleme. Katma değerli hizmetler arasında polisaj, titreşim, çapak alma, kumlama, boyama, kaplama, kaplama, montaj ve kalıplama yer alır. Çalışılan malzemeler arasında 360, 380, 383 ve 413 gibi alaşımlar bulunur.

Çinko pres döküm tasarım yardımı/eşzamanlı mühendislik hizmetleri. Hassas çinko dökümlerin özel üreticisi. Minyatür dökümler, yüksek basınçlı dökümler, çok kızaklı kalıp dökümleri, geleneksel kalıp dökümleri, birim kalıp ve bağımsız kalıp dökümleri ve boşluklu sızdırmaz dökümler üretilebilir. Dökümler, +/- 24 inç toleransta 0.0005 inç'e kadar uzunluk ve genişliklerde üretilebilir.

ISO 9001 2015 sertifikalı döküm magnezyum ve kalıp imalatı üreticisi

ISO 9001: 2015 sertifikalı döküm magnezyum üreticisi, Yetenekler arasında 200 ton sıcak odaya ve 3000 ton soğuk odaya kadar yüksek basınçlı magnezyum kalıp dökümü, takım tasarımı, cilalama, kalıplama, işleme, toz ve sıvı boyama, CMM özelliklerine sahip tam kalite güvencesi bulunur , montaj, paketleme ve teslimat.

Minghe Döküm Ek Döküm Hizmeti-yatırım dökümü vb.

ITAF16949 sertifikalı. Ek Döküm Hizmeti Dahil yatırım dökümleri,kum dökümü,Yerçekimi Döküm, Kayıp Köpük Döküm,Savurma döküm,Vakumlu Döküm,Kalıcı Kalıp Döküm,.Yetenekler arasında EDI, mühendislik yardımı, katı modelleme ve ikincil işleme yer alır.

Döküm Endüstrileri Arabalar, Bisikletler, Uçaklar, Müzik aletleri, Deniz Araçları, Optik cihazlar, Sensörler, Modeller, Elektronik cihazlar, Muhafazalar, Saatler, Makineler, Motorlar, Mobilya, Mücevher, Jigler, Telekom, Aydınlatma, Tıbbi cihazlar, Fotoğraf cihazları, Robotlar, Heykeller, Ses ekipmanları, Spor ekipmanları, Aletler, Oyuncaklar ve daha fazlası.