Azotowanie

Published:

Azotowanie.

Proces ten polega na wprowadzeniu do warstwy wierzchniej przedmiotu stalowego zazwyczaj ulepszonego cieplnie azotu, który tworząc odpowiednie związki przyczynia się do uzyskania bardzo twardej i odpornej na ścieranie warstwy wierzchniej, i to już bez dodatkowych zabiegów cieplnych. Rozpuszczalność azotu atmosferycznego ( cząsteczkowego N2) w żelazie ciekłym jest bardzo nieznaczna i praktycznie nie ma większego znaczenia. Jeżeli natomiast do żelaza stałego dostarczany jest azot " in statut nas cendi " to znaczy w stanie atomowym to jego rozpuszczalność jest znacznie większa i w odpowiedniej temperaturze może dochodzić do 11%. Azotowanie przeprowadza się za pomocą amoniaku, który podgrzany do temperatury powyżej 400 °C dysocjuje wg Równania 2Nh3 - 2N + 3H2 i dostarcza do przedmiotów stalowych przeznaczonych do obróbki bardzo aktywnie chemiczny azot " in statut nas cendi ", który reaguje z żelazem, tworząc azotek który rozpuszcza się w żelazie na skutek dysocjacji amoniaku wzrasta znacznie ilość cząstek gazowych, ponieważ amoniak doprowadza się do przestrzeni zamkniętej, w której znajdują się przedmioty do azotowania, przeto wraz z dysocjacją wzrasta również ciśnienie. Aby wrastające ciśnienie nie przeciwstawiało się z kolei dysocjacji, należy je obniżyć w taki sposób, żeby proces azotowania zachodził tylko przy nieznacznym nadciśnieniu. Obecność węgla w stalach utrudnia proces azotowania. Wobec tego stale wysoko węglowe nie nadają się do azotowania, a stale niskowęglowe, mimo iż nadają się są rzadko stosowane ze względu na stosunkowo niskie własności wytrzymałościowe rdzenia. Przeważnie do azotowania używa się stali stopowych o takich składnikach, które wykazują dużą skłonność do tworzenia twardych azotków, jak glin, chrom, tytan, i wanad. Najtwardszym z nich jest azotek glinu, który poza tym jest bardzo twardy i rozkłada się dopiero w temperaturze 1000 °C, gdy tymczasem azotek dysocjuje się w temperaturze 800°C. Ponieważ azotki tych pierwiastków są bardzo twarde więc twardość warstewki naazotowanej dochodzi na powierzchni do około 1200 HV, co przewyższa znacznie twardość stali nawęglonej i następnie hartowanej. Na skutek azotowania stale mają warstewkę bardzo twardą, lecz niestety również bardzo kruchą. W celu otrzymania maksymalnej twardości warstewki naazotowanej i minimalnych odkształceń przedmiotu obrabianego, należy proces azotowania prowadzić w temperaturze niskiej 480 - 520°C, przy stopniu dysocjacji amoniaku wynoszącym 15 - 30 %. W celu przyspieszenia procesu można podnieść nieco temperaturę, lecz wtedy wzrasta również stopień dysocjacji amoniaku i otrzymuje się niższą twardość oraz istnieje większa możliwość odkształceń.

Lady using a tablet
Lady using a tablet

Professional

Essay Writers

Lady Using Tablet

Get your grade
or your money back

using our Essay Writing Service!

Essay Writing Service

W celu nadania stali lub żeliwu większej odporności na korozję stosuje się czasem tzw. azotowanie antykorozyjne, na skutek którego uzyskuje się bardzo cienką warstewkę naazotowaną, wystarczającą jednak do zabezpieczenia stali lub żeliwa na pewien czas przed korozją. Proces ten przeprowadza się w temperaturze 500 - 850 °C, przy czym w miarę wzrastania temperatury skraca się czas przetrzymywania stali w ośrodku azotującym. W temperaturze 500 °C azotowanie trwa 2 - 3 godz., a w temperaturze 800 - 850 °C 10 - 20 min.

W porównaniu z nawęglaniem, azotowanie ma następujące zalety

a/ przy mniejszej liczbie zabiegów i niższej temperaturze procesu otrzymuje się większą twardość warstewki o normalnej i podwyższonej temperaturze ,

b/ większą odporność na ścieranie i korozję ,

c/ mniejsze zmiany wymiarów.

Mimo swych zalet posiada również szereg wad:

a/ przy kosztowniejszych środkach azotujących od nawęglania i dłuższym procesie azotowania niż nawęglania otrzymuje się cieńszą warstewkę,

b/ bardziej kruchą i o gwałtowniejszym przejściu do ciągliwego rdzenia,

c/ koszty są większe niż przy nawęglaniu.

W celu skrócenia czasu azotowania oraz otrzymania mniej kruchej warstewki wierzchniowej i łagodniejszym przejściu do ciągliwego rdzenia stosuje się tzw. azotowanie dwu lub trójstopniowe. Azotowanie dwustopniowe polega na tym, że podczas procesu stosuje się kolejno dwie różne następujące po sobie temperatury przy dwu różnych stopniach dysocjacji amoniaku. Otrzymana warstewka wykazuje mniejszą kruchość niż warstewka otrzymana w jednym zabiegu i łagodniejsze przejście do ciągliwego rdzenia, przy zachowaniu tej samej twardości. Azotowanie trójstopniowe polega na tym, że podczas procesu stosuje się kolejno trzy różne następujące temperatury przy różnych stopniach dysocjacji amoniaku. Azotowanie to wykazuje szereg korzyści, gdyż w stosunkowo krótkim czasie uzyskuje się dość dużą grubość warstwy naazotowanej i to przy łagodnym przejściu twardej warstwy wierzchniej do ciągliwego rdzenia.

Lady using a tablet
Lady using a tablet

Comprehensive

Writing Services

Lady Using Tablet

Plagiarism-free
Always on Time

Marked to Standard

Order Now

azotowanie regulowane „ZeroFlow”; jest nowym procesem opracowanym przez L. Małdzińskiego; w metodzie tej założono prowadzenie procesu azotowania
z użyciem atmosfery jednoskładnikowej - wyłącznie NH3. Regulacja składu chemicz­nego atmosfery w retorcie, a więc regulacja potencjału azotowego Np, odbywa się jedynie poprzez okresowe zamykanie i otwieranie dopływu NH3 do pieca. Ilość NH3 wprowadzanego do pieca jest regulowana (i kontrolowana) przy użyciu analizatora gazu (np. analizatora NH3 lub H2). Analizator gazu otwiera i zamyka okresowo dopływ NH3 do retorty z częstotliwością zapewniającą wymagany skład chemiczny

Poziomy piec do azotowania metodą „ZeroFlow” ma wnętrze wyposażone w izolację termiczną wykonaną z włóknistej maty ceramicznej oraz w poziome grzejniki zbudowane na bazie rury ceramicznej i spiralnie nawiniętego drutu oporowego tworzące system grzejny. Retorta pieca wykonana ze stali (15%Cr,7%Ni,Fe), zainstalowana jest wewnątrz obudowy i przymocowana od czoła poprzez kołnierz, który jest powierzchnią zamknięcia i uszczelnienia drzwi. Drzwi posiadają kołnierz z uszczelką gwarantującą próżnio- i gazoszczelność, zamykane są automatycznie przy pomocy siłownika. Wewnątrz retorty znajdują się podpory wsadu, kierownice obiegu gazu oraz mieszarka wymuszająca odpowiedni przepływ gazu przez wsad w czasie grzania konwekcyjnego.

System gazowy posiada zawór do napełniania retorty gazem obojętnym i czujniki ciśnienia. Piec dodatkowo wyposażony jest w systemy energetyczne, czyli system wodny do chłodzenia elementów narażonych na wysoką temperaturę, system pneumatyczny doprowadzający sprężone powietrze do elementów napędzanych pneumatycznie (siłowniki, zawory) oraz energie elektryczną.

Piec sterowany jest automatycznie, a obsługa ogranicza się do za- i wyładunku wsadu oraz wyboru receptury i uruchomienia cyklu pracy.