Ионное азотирование

Рис. 61. Принципиальная схема лабораторной установки для ионного азотирования мощностью 2 кВт

Рис. 63. Влияние давления при ионном азотировании в аммиачной плазме при 923 К (а) и 793 К (б) в течение 1 ч на толщину диффузионного слоя [56]

Рис. 65. Принципиальная схема опытно-промышленной установки для ионного азотирования

Рис. 71. Зависимость толщины слоя от продолжительности ионного азотирования при различных температурах сталей

Зависимость толщины нитридного слоя (мкм) от режима ионного азотирования [c.115]

Так же, как при обычном азотировании или азотировании в разбавленном аммиаке, при ионном азотировании недопустимо присутствие кислорода в рабочем пространстве установки. По-видимому, с целью нейтрализации возможных примесей кислорода процесс азотирования в тлеющем разряде следует вести в среде, содержащей азот с небольшой примесью водорода. [c.115]

Повышение предела выносливости на воздухе оказалось одинаковым для газового и ионного азотирования (см. рис. 93). [c.173]

При ионном азотировании диффузионный слой отличает высокая дисперсность и равномерность распределения нитридов (или карбонитридов) в л-твердом растворе. Это, по-видимому, и обусловливает большую пассивность отполированных образцов по сравнению с образцами, азотированными газовым методом. Свойства поверхности после ионного азотирования определяются специфическим тонким поверхностным споем и более высокой гомогенностью. [c.173]

В исследованиях, проведенных автором совместно с Виноградовым А. В и др. [92], в качестве исходной газовой среды при ионном азотировании использовался азот особой чистоты, а также смесь его с техническим водородом. [c.118]

Большой научный и практический интерес представляет анализ ионного состава газа при азотировании в тлеющем разряде. Такой анализ в условиях, весьма близких к тем, которые возникают при ионном азотировании сталей, проведен И. А. Михайловым [60] на масс-спектрометре МИ-1305. [c.111]

Изменяя рабочее давление аммиака от 0,3 до 20 мм рт. ст. и соответственно напряжение от 1200 до 600 В, проводили ионное азотирование при 793 К (520° С) и 923 К (650° С) в течение 1 ч. Полученные зависимости (рис. 63) показали, что наибольшая толщина азотированного слоя и нитридной зоны для железа и сталей получается при давлении 2 мм рт. ст. и температуре 793 К и при давлении в мм. рт. ст. и температуре 923 К. [c.116]

Рис. 64. Влияние содержания аргона и пропана при ионном азотировании в течение 1 ч в аммиачной плазме на толщину азотированного слоя [56]

Исследования технологических процессов ионного азотирования показали, что так же, как при диффузионном насыщении из неионизированных газовых сред, состав исходной газовой смеси оказывает значительное влияние на кинетику процесса и структуру диффузионных слоев. [c.115]

Рис. 70. Влияние давления смеси (95 об.% N2 + 5 об.УоН ) на параметры ионного азотирования стали ЗХ11Н2В2МФ. Обозначения и режим азотирования соответствуют рис. 68

Ионное азотирование проводили в лабораторной установке мощностью 2,5 кВт на образцах диаметром 10 мм и длиной 15 мм. Перед насыщением производили катодное распыление в течение 15 мин при напряжении 1000 В и давлении 0,1 мм рт. ст. [c.116]

Рис. 68. Влияние расстояния между катодом и анодом на толщину слоя и параметры ионного азотирования стали 13Х11Н2В2МФ в среде 95 об. % N2 + 5 об. % Нг- Режим азотирования Т = 873 К Р 10 мм рт. ст. т = 1 ч (/ — плотность тока (У — напряжение N — удельная мощность б — толщина азотированного слоя)

Стремление к использованию безаммиачной и безводородной газовой среды при азотировании позволяет улучшить санитарно-гигиенические условия и безопасность труда. Исследования проводили на опытно-промышленной установке мощностью 40 кВт для ионного азотирования деталей машин (рис. 65) [92]. На схеме показан один из вариантов загрузки длинномерных деталей 14, которые подвешиваются на приспособлении 6, связанном с отрицательным токовводом 7. [c.118]

Рис. 74. Влияние длительности ионного азотирования на толщину слоя (а) и

Результаты коррозионно-усталостных испытаний показали существенное различие в свойствах диффузионных слоев одинаковой толщины, полученных различными методами азотирования. Если после газового азотирования условный предел коррозионной выносливости увеличился по сравнению с неазотированной сталью в 4,5 раза, то ионное азотирование обеспечило повышение его в 6,5 раз. Полученные результаты связаны с изменением анодного поведения стали, азотированной различными методами. Так как фазовый состав диффузионных слоев и средняя концентрация в них азота при обоих методах азотирования одинаковы, то причину столь резкого различия в электрохимических свойствах поверхности следует искать в структурных особенностях строения слоев, характерных для каждого метода насыщения. [c.173]

На первой стадии технологического процесса ионного азотирования во время катодного распыления наблюдается явление перехода тлеющего разряда в дуговой, что сопровождается ожогами и оплавлениями участков поверхности деталей, а также повреждениями рабочей камеры и источника электропитания. [c.119]

На опытно-промышленной установке (см. рис. 65) изучалось влияние основных технологических факторов ионного азотирования на структуру и свойства диффузионных слоев сталей перлитного, мартенситного и аустенитного классов. [c.121]

Толщину азотированного слоя определяли по изменению микротвердости до значений твердости сердцевины. Установлено, что с увеличением расстояния между анодом и катодом в пределах 1 — 45 мм наблюдается рост толщины азотированного слоя. При расстоянии между анодом и катодом менее 2 мм диффузионный слой получается неравномерным. Это, видимо, связано с тем, что длина свободного пробега частиц в газоразрядном промежутке становится соизмеримой с указанным расстоянием и тлеющий разряд не получает полного развития, так как наблюдалось неустойчивое горение разряда. Увеличение расстояния между анодом и катодом, вероятно, способствует увеличению концентрации ионов в разрядном промежутке, что ведет к росту азотированного слоя. Следовательно, при проектировании технологических процессов ионного азотирования следует принимать расстояние между катодом и анодом не менее 40 мм. [c.121]

Влияние давления азотно-водородной смеси на параметры ионного азотирования и толщину слоя отражено на рис. 70 и в табл. 42. [c.122]

Ускорение диффузии при ионном азотировании, так же, как и при ионном легировании кремния [91 ], видимо, связано с действием указанных ниже основных факторов, возникающих в результате ионной бомбардировки насыщаемой поверхности. Происходит локальный перегрев очень тонкого поверхностного слоя, в результате чего возникает температурный градиент. Если энергию, получаемую за счет ионной бомбардировки, преобразовать в тепловую, то она будет соответствовать крайне высокой температуре. В первые минуты насыщения в результате внедрения ионов азота в насыщаемую поверхность возникает высокий градиент концентрации. Это подтверждается сравнительным спектральным исследованием поверхности образцов технического железа [16]. На бомбардируемой поверхности образуется большое количество дефектов кристаллической решетки и градиент их в направлении [c.123]

В работах [17, 112] изложен иной механизм формирования диффузионного слоя при ионном азотировании. [c.124]

Характерно, что при принятых в исследовании [92 ] режимах ионного азотирования конструкционных сталей е-фаза на поверхности не образовывалась (табл. 43, 44). Максимальное значение микротвердости получалось на поверхности (рис. 72). Это является определенным технологическим преимуществом ионного азотирования перед обычным, так как отпадает необходимость удалять шлифованием хрупкую е-фазу. [c.124]

Сравнительные испытания на машине Шкода — Савина по стандартной методике при нагрузке 10 кгс и 2500 оборотов твердосплавного диска показали, что износостойкость сталей после ионного азотирования не ниже, чем после обычного по серийной технологии. [c.126]

Разработка технологии ионного азотирования проводилась для серийных деталей, изготовленных из различных марок сталей. Сравнительные характеристики деталей, азотированных различными способами, приведены в табл. 45. [c.127]

Приведенные результаты находятся в качественном соответствии с полученными ранее данными А.В.Рябченкова [20], который показал, что после азотирования при 600°С в течение 2 ч условный предел коррозионной выносливости стали 30 при Л/ = 10 цикл нагружения увеличивается примерно в два раза в водопроводной воде и в 0,04 %-ном растворе Na I, незначительно снижаясь с увеличением агрессивности коррозионной среды. Азотированная при 600°С в течение 0,5-5 ч сталь 45 при N = Ю цикл в растворе Na I имеет предел выносливости не намного ниже, чем в воздухе. Использование тлеющего разряда для проведения процессов химико-термической обработки, в частности азотирования, позволяет значительно сократить продолжительность насыщения и улучшить свойства получаемых диффузионных слоев [ 222]. Нами проведено исследование влияния ионного азотирования на выносливость стали в воздухе и в растворе Na I [223]. Для испытания применяли гладкие образцы диаметром 5 мм. Ионное азотирование выполняли на лабораторной установке МАДИ К-2 мощностью 1,2 кВт. [c.172]

Рис. 69. Влияние концентрации водорода в азотно-водородной смеси на параметры ионного азотирования стали 13Х11Н2В2МФ. Обозначения и режим азотирования соответствуют рис. 68

Для всех исследованных режимов ионного азотирования характерно повышение сопротивления усталости образцов из стали 38Х2МЮА, возрастающего с увеличением толщины диффузионного слоя. При толщине слоя 0,34 мм предел выносливости на 40 % выше, чем у неазотированной стали (см. рис. 93). [c.172]

Условный предел коррозионной выносливости азотированных образцов увеличился более чем в 10 раз. В 3 %-ном растворе Na I азотированная сталь 38Х2МЮА находится в пассивном состоянии, причем ток растворения снижается с увеличением продолжительности ионного азотирования, а стационарный потенциал сдвигается в положительную сторону. Ионное азотирование в течение 8 ч сдвигает стационарный потенциал стали в положительную сторону более чем на 500 мВ по сравнению с неазотированной сталью. Одновременно исключается возможность пробоя пассивированного слоя вплоть до потенциала гидролиза воды. Тонкая механическая полировка поверхности стали, практически не сказывающаяся на общей толщине диффузионного слоя, полученного ионным азотированием в течение 8 ч, изменяет характер анодной поляризационной кривой. Потенциал пробоя становится даже более отрицательным, чем при менее продолжительном азотировании, но пассивность остается глубокой, хотя стационарный потенциал стали сдвигается в отрицательную сторону. ТакиКл образом, ионное азотирование стали затрудняет анодный процесс, причем наибольшей пассивирующей способностью обладает тонкий поверхностный микрослой. [c.172]

При газовом азотировании образование на поверхности е-фазы происходит в результате диффузии и постепенного увеличения концентрации азота в твердом растворе. При ионном азотировании в образовании диффузионного слоя помимо обычного процесса диффузии участвует процесс обратного катодного распыления, в результате которого атомы материала катода, выбитые с поверхности, соединяются в плазме тлеющего разряда с азотом и оседают на поверхности образца, покрывая ее равномерным слоем е -фазы. Если материалом служит легированная сталь, явление катодного распыления усложняется. В начале процесса один из металлов удаляется быстрее другого, в результате чего на поверхности сплава образуется тонкий спой нового однородного соединения. Это позволяет предположить, что приобретение поверхностью образцов из стали 38Х2МЮА защитных свойств связано, кроме нитридного слоя какого-либо из легирующих элементов. [c.173]

В настоящее время большие успехи достигнуты в промышленном применении азотирования в тлеющем разряде [12, 55]. Это более совершенный процесс азотирования, который можно осуществлять в специальных установках с применением в качестве исходной газовой среды чистого молекулярного азота. Процесс ионного азотирования позволяет получать диффузионные слои гарантированного качества даже на трудноазотируемых сталях [92]. [c.7]

Долгое время исследованием процесса ионного азотирования и разработкой оборудования для его осуществления занимаются в ФРГ Электрофизический институт и фирма К1оскпег Лопоп ОтЬН. [c.111]

Результаты исследования влияния расстояния между анодом и катодом на толщину слоя и электрические параметры при ионном азотировании стали 13Х11Н2В2МФ приведены на рис. 68. [c.121]

В результате исследования установлено, что добавление к чистому азоту водорода при прочих равных условиях изменяет структуру азотированного слоя. Так, например, после ионного азотирования стали 35ХНЗМА в чистом азоте при 833 К и давлении 10 мм рт. ст. в течение 2 ч поверхностный слой состоял из [c.121]

На рис. 69 показано влияние концентрации водорода в азотноводородной смеси на параметры ионного азотирования стали 13Х11Н2В2МФ при постоянных температуре процесса 873 К, общем давлении 10 мм рт. ст. и выдержке 1 ч. Наб людается своеобразное влияние водорода на указанные характеристики. Несмотря на падение удельной мощности толщина слоя растет. [c.122]

Кинетика роста диффузионных слоев на сталях 38Х2МЮА, ЗОХЗВА и 13ХПН2В2МФ при общем давлении смеси 95 об.% N2 и 5 об. % На в рабочей камере 3 мм рт. ст. показана на рис. 71. Также как при ионном азотировании в аммиачной плазме [55], в данном случае азотирование происходит примерно в 2—3 раза быстрее по сравнению с обычным процессом. [c.123]

Твердость на поверхности сталей после ионного азотирования при температурах более 823 К (550° С) уменьшается (рис. 73). Исключение составляет сталь 45Х14Н14В2М, для которой максимальная твердость на поверхности наблюдается при температуре азотирования 873 К (600° С). Твердость сердцевины сталей 124 [c.124]

Индицирование рентгенограммы, снятой с поверхности стали 38Х2МЮА после ионного азотирования в смеси 95 об. % N2 + 5 об. % Н2 при температуре 823 К в течение 12 ч (хромовое излучение) [c.125]

Развивая идею совмещения азотирования со старением 1106, 108], выполнено исследование ионного азотирования мартенсит-ностареющей стали 00Н18К9М5Т. Сначала поверхность закаленных образцов подвергалась катодному распылению, а затем азотированию в чистом азоте при давлении 10 мм рт. ст. и температурах 753 К (480° С), 773 К (500° С), 793 К (520° С). Влияние длительности ионного азотирования при указанных температурах на толщину диффузионного слоя и микротвердость иллюстрирует рис. 74. Азотирование при 773 К в течение 12 ч является допустимым процессом для ряда деталей, так как поверхностная твердость увеличивается при незначительном разупрочнении сердцевины. Резкое падение поверхностной твердости в случае ионного азотирования при 793 К более 12 ч можно объяснить образованием аустенита при обратном а у-переходе. [c.126]

Применение катодного распыления в водороде позволило получить при последующем ионном азотировании в чистом азоте сравнительно большую толщину слоя—0,18 мм при 773К и выдержке 12 ч. [c.126]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология