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氮化

氮化

今天的制造商经常寻求硬化钢和铁部件的外部,以提高强度和抗断裂性能。经过这种形式的“表面硬化”的组件将保持一个更软,更柔韧的核心,同时显示更大的耐磨性。

零部件生产商开发了各种方法来实现表面硬化。热门技术包括感应硬化,渗碳和氮化。后一种方法涉及使用高温来帮助弥漫氮原子跨越工件的外层。氮在钢表面上的沉积提供了一种经济有效的方法来利用易于访问,廉价的资源来增强金属部件。

氮化过程

在氮化过程中,氮原子在低碳钢部分的表面上扩散。该沉积材料有助于形成外氮化物层,其在足够高的温度下有助于壳体硬化。

在特定的温度范围内,氮会溶解到铁水和钢合金的表面。氮化物也形成在外部,并协助形成硬化的外层。这种转变将导致金属表面变得更脆;硬化的金属部分更有效地抵抗切屑,磨损,腐蚀和磨损。

氮化方法

今天制造商主要依赖于三种不同的方法实现氮化。特定方法的选择在很大程度上取决于制造商,钢合金和金属部件的预期目的。

气体氮化

也被称为“氨氮化”,自20世纪20年代以来,制造商一直依赖这种方法对钢材进行表面硬化。

处理细节

制造商将金属零件的表面在高温下暴露于含氮气体中。生产设备通常利用氨,一种廉价的富氮气体,来达到这个目的。

好处

通过仔细控制环境因素,例如所涉及的气体的流量和炉子的温度,今天的公司可以准确地确定可用氮的量,并通过一些精确度控制氮化过程。该方法目前允许非常有效地渗透高量的部件。但是,制造商需要密切地监控生产过程以防止爆炸。金属部件的清洁度也影响气体氮化的有效性;油性或油腻的表面阻碍了氮气的扩散到金属中。

例子

20世纪30年代,德国的制造商利用氨氮化技术开发了各种不同等级的“氮化钢”。该工艺通过提供硬化、耐腐蚀的金属,在建筑、金属制造和运输行业中发挥了重要作用。

盐浴氮化

制造商还可以将金属浸泡在氰化物盐或其他富含氮材料的液体浴中。由于这种过程所产生的潜在有毒的副产品,盐浴氮化不再在本世纪的普及不再享受,因为它在几十年前在美国做了。使用此过程的制造设施必须控制环境风险。

处理细节

当一部分经历连续暴露于不同的盐浴时,表面硬化制造过程可能与自动化生产环境中的渗碳结合。制造商可以完全浸入液体中,确保整个表面的暴露。

好处

这种形式的氮化发生比某种形式的气体氮化。它可以在相当“低科技”的生产设施中出现。

例子

制造商使用盐浴氮化氮化盐水钻,以创造硬化管道和钻孔。

等离子体氮化/离子氮化

有时称为“辉光放电氮化”,他的高科技制造过程依赖于电场以在等离子体状态下产生氮离子。

处理细节

制造商可以通过在金属喷涂、焊接或熔覆过程中使用的“热等离子体”将氮气直接沉积在金属工件表面。最近,一些公司还开发了非常复杂的“冷等离子体”方法,这种方法是在专门的低压无氧室的真空环境中进行的。

好处

这种氮化技术是近年来发展起来的。它提供了许多好处,包括能够控制氮化物沉积在相当接近的公差。由于生产设备可以利用氮气,该过程发生得很快。经过等离子体氮化处理的零件通常不需要进一步加工。由于制造商可以精确控制表面硬化沉积,等离子氮化技术有时可以生产非常强的表面硬化钢件。

例子

这项技术的许多例子今天发生在航空航天,航空和生物医学行业内。由于等离子体氮化允许受到氮化物的受控沉积,因此它可以产生异常强的金属表面。

应用程序

现代制造设施对广泛应用于各种行业的钢铁部件进行氮化处理。例如,表面硬化使某些合金和钢在交通运输、航空和航空航天工业中发挥重要作用。枪械制造商也广泛使用这一工艺来硬化武器中的钢部件。

氮化强化金属零件广泛应用于许多工业环境,如凸轮轴,齿轮,阀门和螺钉。在某些情况下,这种低成本的工艺也能提供重要的工具表面硬化。

关键优势

氮化过程提供了许多重要的优势。首先,氮化增强了工业钢的成本效益。氮气在环境中广泛发生并且仍然相对便宜。其次,氮化有时使公司能够通过促进更大的耐腐蚀性来扩展金属工具,部件和制造材料的有效寿命。它案例使低碳钢合金免受磨损,裂缝和磨损。第三,氮化增强了钢的表面硬度,而不会引起脆性内部。


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