La capa de nitruración consiste en una capa de compuesto superficial (capa blanca) y una capa de difusión por debajo. La capa de compuestos proporciona resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión y propiedades anticonvulsivas, pero es propensa al desprendimiento cuando es demasiado gruesa o suelta; la capa de difusión proporciona propiedades de gradiente de dureza y resistencia a la fatiga. Los ε fase es resistente al desgaste y a la corrosión pero quebradiza, mientras que el γ′ La fase tiene mejor dureza. El método de control es usar el potencial de nitruración para determinar la composición de fase, el tiempo y la temperatura para determinar el espesor, y reducir la capa porosa a través de un proceso de dos etapas.
- Capa compuesta: resistente al desgaste, resistente a la corrosión, anti-agarrotamiento; demasiado gruesa o porosa y fácil de pelar
- Capa de difusión: proporciona gradiente de dureza y resistencia a la fatiga
- Los ε fase es resistente al desgaste y a la corrosión pero quebradiza, mientras que el γ′ La fase es relativamente dura.
- La capa porosa es causada principalmente por un potencial de nitruración demasiado alto o un tiempo demasiado largo.
- Control: fase Kn, temperatura / espesor del tiempo
La estructura de la capa nitrurada
Desde la superficie hacia adentro:
- Capa compuesta (capa blanca brillante)Blanco después de la corrosión metalográfica, principalmente ε-Fe2 3N y/o γ′-Fe4N, generalmente de unas pocas micras a más de 20 micras;
- capa de difusión: El nitrógeno se disuelve sólidamente en ferrita y precipita nitruros de aleación finos, y la dureza disminuye gradualmente desde la superficie hacia adentro;
- matriz。
Rendimiento de dos tipos de capas
| Capa | Función principal | Riesgo |
|---|---|---|
| capa compuesta | Resistente al desgaste, anti-ataque, resistente a la corrosión | Si es demasiado grueso o poroso, será quebradizo y fácil de pelar. |
| capa de difusión | Gradiente de dureza, resistencia a la fatiga, resistencia a la resistencia a la fatiga de contacto | La capacidad de soporte es baja cuando la profundidad de la capa es insuficiente. |
Elección de ε y γ′
| Mutuamente | Características | Adecuado |
|---|---|---|
| ε-Fe2 3N | Alto contenido de nitrógeno, alta dureza, resistencia al desgaste y a la corrosión, pero frágil | Piezas resistentes al desgaste, piezas nitrocarburadas, ocasiones que requieren resistencia a la corrosión |
| γ′-Fe4N | Estructura densa y buena dureza | Partes que soportan cierto impacto o cargas alternas |
| Sin capa compuesta | Solo capa de difusión, evite la capa frágil | Engranajes con altos requisitos de fatiga y piezas que requieren un acabado posterior |
¿De dónde viene la capa porosa?
Fuera de la capa de compuestos, a menudo aparece una capa suelta que contiene microporos. La razón principal es que el nitrógeno en el ε se recombina en moléculas de N₂ y precipita bajo un alto potencial de nitruración durante mucho tiempo, dejando agujeros.
Formas de reducir la capa porosa:
- Evitar mantener Kn demasiado alto durante mucho tiempo;
- Adoptando un proceso de dos etapas, Kn se reduce en la última etapa;
- Controla el tiempo total y la temperatura.
Método de control
- La composición de fase se determina por Kn.: Consulte el diagrama de Lehrer para seleccionar el área de fase;
- El espesor está determinado por el tiempo y la temperatura: Cuando la temperatura es alta y el tiempo es largo, la capa compuesta y la capa de difusión se espesarán;
- La uniformidad está determinada por la circulación atmosférica y la carga del horno.: Asegurar que el Kn de cada posición sea consistente;
- preparación de la superficie: Limpie y retire la película de pasivación, y pre-oxide si es necesario para asegurar un inicio uniforme de la nitruración.
Método de inspección
- MetalografíaMedir el espesor de la capa compuesta y observar la proporción y la fase de la capa porosa (se puede distinguir por agentes corrosivos específicos);
- gradiente de microdureza: Medir la profundidad efectiva de la capa de difusión;
- Difracción de rayos X: Determinación precisa de la composición de la fase.
Preguntas frecuentes
¿Se puede quitar la capa blanca brillante?
Se puede eliminar mediante molienda o molienda, pero esto agrega costo y puede afectar el tamaño. Un mejor enfoque es obtener directamente el grosor requerido o la capa libre de compuestos a través del control Kn.
¿Por qué la superficie se vuelve negra o tiene diferencia de color después de la nitruración?
Puede estar relacionado con la preoxidación, el oxígeno residual en el horno, la atmósfera de enfriamiento o la contaminación de la superficie. Por lo general, no afecta el rendimiento de la capa de infiltración, pero se debe verificar la atmósfera y el proceso de limpieza.
¿Cuál es el requisito de espesor apropiado para la capa compuesta?
Dependiendo de las condiciones de servicio de la pieza y las especificaciones de dibujo, los requisitos comunes van desde unas pocas micras hasta alrededor de 20 micras, o explícitamente no requieren "capa compuesta".