Prawdopodobnie nigdy nie słyszałeś o azotowaniu, ale są szanse, że skorzystałeś z niego. Przekładnia w skrzyni biegów, tłok w silniku czy precyzyjna śruba w drogim sprzęcie? Prawdopodobnie są one twardsze, bardziej odporne na zużycie i trwalsze dzięki temu szczególnemu procesowi chemicznemu.
Azotowanie jest metodą utwardzania powierzchniowego. Nie zmienia to całej części stalowej. Zamiast tego wtłacza azot do zewnętrznych warstw. Tworzy to cienką, niewiarygodnie mocną powłokę, pozostawiając metalowy rdzeń stosunkowo miękki i wytrzymały. Ta kombinacja jest rzadka. Zazwyczaj, jeśli metal staje się twardy, staje się on kruchy. Jeśli będziesz trzymać go lepkiego, łatwo będzie go docisnąć. Azotowanie omija ten kompromis.
Chemia twardości
Proces opiera się na prostej reakcji chemicznej. Kiedy azot spotyka się z żelazem i innymi pierwiastkami stopowymi w stali, powstają azotki metali. Związki te są wyjątkowo twarde. Są odporne na zarysowania i odkształcenia znacznie lepiej niż zwykła stal.
To nie jest nowy pomysł. Zasada ta obowiązuje od dziesięcioleci, ale metody dostarczania azotu ewoluowały. Cel jest zawsze ten sam: dostarczyć wystarczającą ilość azotu do sieci krystalicznej metalu, aby utworzyć warstwę ochronną.
Azotowanie gazowe: metoda klasyczna
Przez długi czas standardową metodą azotowania stali była metoda gazowa. W szczególności przy użyciu gazowego amoniaku.
Oto jak to działa. Bierzesz stalowy przedmiot i umieszczasz go w piecu. Podgrzewasz to. Zakres temperatur jest ściśle określony. Powinna mieścić się w przedziale od 500 do 550°C (950 do 1050°F). Jeśli temperatura stanie się zbyt wysoka, struktura stali zmieni się w niepożądany sposób. Jeśli będzie za niski, reakcja zatrzyma się.
Następnie wprowadzasz amoniak. Amoniak rozkłada się, uwalniając atomy azotu. Atomy te dyfundują na powierzchnię stali.
Czas jest najważniejszy. Tego procesu nie można przyspieszyć. Może to zająć od 5 do 100 godzin. Długość czasu zależy całkowicie od tego, jak głęboko potrzebujesz azotu, aby wniknąć w metal. Cienka warstwa może zająć tylko kilka godzin. Gruby, nośny element może wymagać kilku dni w komorze.
Azotowanie nie oznacza wymiany całej części. Jest to utworzenie specjalistycznej powierzchni.
Azotowanie jonowe: alternatywa w próżni
Działa azotowanie gazowe. Ale ma to swoje wady. Amoniak jest żrący. Wymaga ostrożnego obchodzenia się. Piece są drogie w utrzymaniu. A proces ten może być powolny.
Na scenę wkracza azotowanie jonowe. Znane również jako azotowanie plazmowe.
W tej metodzie wykorzystuje się komorę próżniową. Wewnątrz umieszcza się stalowy element, który otrzymuje ładunek elektryczny. Jony azotu bombardują powierzchnię metalu. Wyobraź sobie piaskarkę wysokociśnieniową, ale zamiast piasku wykorzystuje naładowane atomy azotu.
Ładunek elektryczny przyspiesza jony. Wnikają w powierzchnię stali z większą siłą niż przy dyfuzji pasywnej. Może to przyspieszyć proces. Pozwala to również na lepszą kontrolę głębokości zbrojonej warstwy. Możesz precyzyjniej kierować reklamy na określone obszary.
Niektórzy producenci stosują obie metody. Mogą rozpocząć od azotowania gazowego, aby osiągnąć głębokość, a następnie zakończyć proces azotowaniem plazmowym w celu uzyskania precyzji. Inni trzymają się jednej metody. Zależy to od obciążeń, jakie musi wytrzymać produkt końcowy.
Dlaczego to jest ważne?
Weź pod uwagę wał korbowy
