8. ТЕХНОЛОГІЯ ПРОЦЕСУ АЗОТУВАННЯ СТАЛИ 38ХВФЮА
Основне призначення процесу - підвищення твердості та зносостійкості. Для цієї мети азоту піддають спеціальні сталі (нітралої), що містять елементи, що дають нітриди високої термічної стійкості (CrN, A1N). Однією з найбільш поширених маркок сталі, призначених для азотування, є сталь 38ХВФЮА.
Азотуванням називається ХТО, за якої поверхневий шар деталі насичується азотом. При цьому збільшуються не тільки твердість та зносостійкість, але також підвищується корозійна стійкість. На рис. 130 наведено діаграму стану Fe-N.
Згідно з цією діаграмою, азот утворює із залізом кілька фаз: 1) б-фаза - азотистий ферит; 2) г'-фаза - твердий розчин на основі нітриду заліза Fe4N; 3) е-фаза - твердий розчин на основі нітриду заліза Fe2N; 4) г -фаза твердий розчин азоту в г-залізі, існує вище температури евтектоїдного перетворення (591 ° С).
При азотуванні виробу завантажують у герметичні печі, куди надходить аміак NH3 з певною швидкістю, який при нагріванні дисоціює за реакцією
Атомарний азот, що має високу активність, поглинається поверхнею і дифундує в глиб деталі. Структура азотованого шару (від поверхні в глиб виробу) складається з е+г' б+ г' б+ г'ізг (рис. 131). Фази, що виходять, в азотованому шарі вуглецевої сталі, не забезпечують досить високої твердості і шар крихкий, що утворюється.
Тому для азотування застосовують леговані сталі, що містять алюміній, молібден, хром, титан та інші елементи.
Нітриди цих елементів мають високу твердість і термічну стійкість.
Типовими азотованими сталями є 38ХМЮА 35ХМЮА. Вплив легуючих елементів на твердість азотованого шарупоказано на рис.132.
Залежно від умов роботи деталей розрізняють два різновиди азотування: підвищення поверхневої твердості і зносостійкості і поліпшення корозійної стійкості.
У першому випадку деталі азотують при 500-520 ° С, процес триває від 24 до 90 год (швидкість азотування становить близько 0,01 мм в 1 год). Вміст азоту в поверхневому шарі досягає 10-12%, товщина шару - близько 0,3-0,6 мм, твердість досягає HV 000-1200 (рис. 133).
Охолодження після азотування проводять разом із піччю в потоці аміаку. Для підвищення корозійної стійкості азотування піддають вироби як з легованих, так і з вуглецевих сталей.
В цьому випадку азотування проводять при 650 - 700 ° С. Швидкість дифузії збільшується, тривалість процесу скорочується до декількох годин.
Азотування - остаточна, завершальна операція під час виготовлення деталі.
Деталі піддають азотуванню після остаточної механічної та термічної обробки - гарту з високою відпусткою. Після такої термічної обробки деталях виходить структура сорбіту, яка збережеться в серцевині виробу і після азотування і забезпечить підвищену міцність, і в'язкість. Азотовані деталі мають сірий колір.