ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ
Температура
изделия,
площадь
садки,
участвующей
в
теплообмене,
и
эффектив-
ность теплообмена со стенкой
(количество
экранов,
степень
их
черноты
или темпера-
тура
«горячей»
стенки)
определяют
мощ-
ность,
необходимую для
поддержания
раз-
ряда
и
обеспечивающую
нужную темпера-
туру изделий как на стадии разогрева, так и
на стадии выдержки, когда температура из-
делия
должна
быть
постоянной
в
течение
длительного времени.
Температурный диапазон
ИПА
при уп-
рочнении
сталей
и
чугунов
шире,
чем
при
газовом азотировании и находится в преде-
лах 350-600°С. Варьируя состав газа, давле-
ние, температуру и время выдержки, можно
получать слои заданной глубины с требуе-
мыми структурой и фазовым составом.
Процессы
азотирования,
в
том
числе
ионного, исследуются в разных странах ми-
ра на протяжении нескольких десятилетий,
однако общепризнанный механизм процес-
са пока отсутствует.
Полагают, что за про-
цесс
ионного
азотирования
ответственны
ионы
атомарного
азота.
Они
имеют
мень-
шие размеры, легче сорбируются поверхно-
стью
материала,
взаимодействуют с
ним
и
диффундируют по междоузлиям. При обра-
зовании твердого раствора постепенно фор-
мируется
диффузионная
зона.
Нейтраль-
ные атомы являются источником ионов.
В соответствии с другой точкой зрения,
в формировании азотированного слоя опре-
деляющую роль играет атомарный азот, ко-
торый
образуется
на
поверхности
обраба-
тываемого
изделия
вследствие
диссоциа-
тивной рекомбинации молекулярного иона
азота.
В дальнейшем
вследствие хемосорб-
ции атомы азота вступают в реакцию с ме-
таллом и образуют нитрид железа (или нит-
риды легирующего элемента) либо диффун-
дируют в глубь металла. Последовательность
формирования фаз в сталях и чугунах при
ИПА следующая: а -> У (Ре4Ы) -> е (Ре2_31М).
Регулирование
строения
азотированно-
го слоя
при
ИПА достигается
изменением
плотности потока азота в разряде. Если его
поддерживать
на
уровне
растворимости
азота в той или иной фазе (а, У), то можно
получать
азотированный
слой,
состоящий
только
из
а-твердого
раствора,
либо
слой,
состоящий из у-нитридного слоя и диффу-
зионного подслоя.
Параметр,
характеризующий
интенсив-
ность
процесса
ионного
азотирования,
плотность
потока
диффундирующего
в
сталь азота, которая является функцией па-
раметров разряда (плотности тока и напря-
жения)
и заданного расхода азота и
может
изменяться в ходе процесса по любому ал-
горитму
в
зависимости
от
марки
стали
и
требований
к
азотированному
слою.
Для
каждой марки стали существует определен-
ный
диапазон
значений
плотности
потока
азота,
обеспечивающий
предельную
кон-
центрацию азота в а-твердом растворе. При
этом на поверхности не образуется нитрид-
ный У-слой, замедляющий диффузию азота
в глубь металла. Получение на поверхности
стали предельной (но растворимости) кон-
центрации азота Саы обеспечивает ускорен-
ный рост зоны внутреннего азотирования.
Однако
в
зависимости
от
температуры
процесса и массы загруженных в камеру из-
делий
(точнее, суммарной
площади
их
по-
верхности) заданной плотности потока азо-
та соответствует определенное время, в те-
чение
которого
азот эффективно
поглоща-
ется поверхностью деталей без образования
белого слоя.
Оптимизация
свойств упрочняемой
по-
верхности обеспечивается за счет необходи-
мого
сочетания
нитридного
и
диффузион-
ного
слоев,
формирующихся
на
обрабаты-
ваемых деталях. В зависимости от химичес-
кого состава стали и условий азотирования
нитридный
слой
является
либо
У-фазой
(Ре4Ы),
либо
е-фазой
(Ре2_3М),
причем
у-
нигридный
слой
износостойкий
и
относи-
тельно пластичный, а г-слой — коррозионно-
стойкий.
При этом в зависимости от целей обра-
ботки в результате ИПА возможно получе-
ние как диффузионного слоя с развитой ни-
тридной
зоной,
обеспечивающей
высокую
сопротивляемость
коррозии
и
ирирабагы-
ваемость трущихся поверхностей (для дета-
лей, работающих на износ), так и диффузи-
онного слоя без нитридной зоны (для режу-
щего и штампового инструмента и деталей,
работающих
при знакопеременных нагруз-
ках
в условиях
изнашивания
при
высоких
давлениях).
Выбор
марки
стали
для
изготовления
той или иной детали с использованием ИПА
определяется уровнем требуемой конструк-
ционной
прочности, технологичностью ме-
ханической и термической обработки, объе-
мом
производства, дефицитностью
и стои-
мостью материала. Ионно-плазменному азо-
тированию
можно
подвергать
детали
из
самых
разных
марок
сталей,
а
количество
поглощенного азота, тип
и
количество
вы-
делившихся
нитридов
определяют степень
29
5(81)2011 СВАРЩИК
предыдущая страница 32 Сварщик 2011 05 читать онлайн следующая страница 34 Сварщик 2011 05 читать онлайн Домой Выключить/включить текст