Азотирование

Азотирование — это технологический процесс химикотермической обработки при которой поверхность различных металлов или сплавов насыщают азотом в специальной азотирующей среде. Поверхностный слой изделия насыщенный азотом имеет в своём составе растворённые нитриды, и приобретает повышенную коррозионную стойкость и высочайшую микротвёрдость. По микротвёрдости азотирование уступает только борированию, в то же время превосходя цементацию и нитроцементацию (незначительно).

Металлы и сплавы, подвергаемые азотированию
- Стали углеродистые и легированные, конструкционные и инструментальные.
- Высокохромистые чугуны, высокохромистые износоустойчивые сплавы, хром.
- Титан и титановые сплавы.
- Бериллий.
- Вольфрам.
- Ниобиевые сплавы.
- Порошковые материалы.

Назначение азотирования
- Упрочнение поверхности
- Защита от коррозии
- Повышение усталостной прочности

В зависимости от назначения используемые технологические процессы азотирования могут существенно отличатся.

Основные процессы азотирования

Газовое азотирование

Газовое азотирование

Насыщение поверхности металла производится при температурах от 400 (для некоторых сталей) до 1200 (аустенитные стали и тугоплавкие металлы) градусов цельсия. Средой для насыщения является диссоциированный аммиак. Для управления структурой и механическими свойствами слоя при газовом азотировании сталей применяют:
- двух-, трёхступенчатые температурные режимы насыщения.
- разбавление диссоциированного аммиака:

- воздухом,
- реже водородом

Контрольными параметрами процесса являются:
- степень диссоциации аммиака
- расход аммиака
- температура
- расходы дополнительных технологических газов (если применяются)

Каталитическое газовое азотирование

Последняя модификация технологии газового азотирования. Средой для насыщения является аммиак, диссоциированный при температуре 400—600 градусов цельсия на катализаторе в рабочем пространстве печи. Для управления структурой и механическими свойствами слоя при каталитическом газовом азотировании сталей применяют изменение потенциала насыщения. В целом применяются более низкие температуры, чем при газовом азотировании.

Ионно-плазменное азотирование

Технология насыщения металлических изделий в азотсодержащем вакууме (примерно 0,01 атм.), в котором возбуждается тлеющий электрический разряд. Анодом служат стенки камеры нагрева, а катодом — обрабатываемые изделия. Для управления структурой слоя и механическими свойствами слоя применяют (в разные стадии процесса):
- изменение плотности тока
- изменение расхода азота
- изменение степени разряжения
- добавки к азоту особочистых технологических газов:

- водорода
- аргона
- метана
- кислорода

Оборудование для азотирования

Для проведения газового азотирование используются преимущественно шахтные ретортные и камерные печи. Для подготовки аммиака перед подачей в печь используется диссоциатор.

Для проведения каталитического газового азотирование используются преимущественно шахтные ретортные и камерные печи, оснащенные встроенными катализаторами и кислородными зондами для определения насыщающей способности атмосферы.

Для проведения процессов ионно-плазменного азотирования применяются специализированные установки, в которых происходит нагрев изделий за счет катодной бомбардировки и собственно насыщение.

Свойства азотированных металлических поверхностей
- Стали

-Штамповые стали
-Среднелегированные конструкционные стали
-Инструментальные стали

- Чугун
- Титановые сплавы