Азотирование металла

Азотирование металла применяется для повышения поверхностной твердости, износостойкости и сопротивления усталостным нагрузкам. Во время обработки поверхность детали насыщается азотом при контролируемой температуре. В результате формируется упрочненный слой, а основная структура и вязкость сердцевины сохраняются.

Компания «Интех» выполняет азотирование металлических деталей по чертежам и техническим требованиям заказчика. Операция может проводиться отдельно или входить в полный цикл изготовления вместе с токарной, фрезерной, зуборезной и шлифовальной обработкой.

Для чего применяется азотирование

Рабочие поверхности деталей оборудования подвергаются трению, контактному давлению и переменным нагрузкам. Азотирование позволяет увеличить срок их службы без глубокого прогрева и резкого охлаждения, характерного для некоторых других способов термообработки.

Обработку применяют, чтобы:

• повысить поверхностную твердость;
• увеличить сопротивление трению и износу;
• снизить риск смятия рабочих поверхностей;
• повысить усталостную прочность деталей;
• улучшить устойчивость к коррозии;
• сохранить вязкость внутренней части изделия;
• уменьшить вероятность значительной деформации.

Требуемая глубина слоя, твердость поверхности и границы обрабатываемых участков указываются в документации или согласовываются перед началом работ.

Как проходит азотирование деталей

Перед обработкой деталь нагревается в специальной азотсодержащей среде. Атомы азота проникают в поверхностный слой металла и взаимодействуют с легирующими элементами стали. За счет этого образуются твердые соединения, повышающие эксплуатационные характеристики изделия.

Технологический процесс включает:

1. изучение чертежа и технического задания;
2. уточнение марки и исходного состояния материала;
3. подготовку поверхности детали;
4. защиту участков, которые не должны подвергаться обработке;
5. нагрев и выдержку в азотсодержащей среде;
6. контролируемое охлаждение;
7. проверку твердости, глубины слоя и геометрии.

Продолжительность процесса зависит от материала, размеров изделия и требуемой глубины упрочнения.

Какие детали подвергаются азотированию

Метод применяется при изготовлении деталей станков, редукторов, приводов, прессового и технологического оборудования. В работу могут приниматься единичные изделия и серийные партии.

• валы и оси;
• шестерни и зубчатые колеса;
• втулки и кольца;
• штоки и плунжеры;
• шпиндели;
• гильзы и направляющие;
• червяки и элементы редукторов;
• пресс-формы, матрицы и пуансоны;
• детали топливной и гидравлической аппаратуры;
• запчасти промышленного оборудования.

Перед запуском учитываются размеры, геометрия, наличие отверстий, резьбы, тонких стенок и участков с разными требованиями к твердости.

Какие материалы подходят для азотирования

Наиболее эффективно обработка применяется для легированных сталей, содержащих хром, молибден, алюминий и другие элементы, способные образовывать твердые нитриды.

Возможность азотирования зависит от:

• марки и химического состава стали;
• исходной структуры материала;
• предварительной термической обработки;
• назначения детали;
• требуемой твердости;
• необходимой глубины слоя.

Для выбора режима необходимо точно указать марку металла. Если материал неизвестен, возможность обработки определяется после дополнительного изучения изделия.

Глубина азотированного слоя

Глубина упрочнения подбирается с учетом условий эксплуатации детали. Она зависит от температуры, продолжительности выдержки, состава среды и свойств материала.

Недостаточная глубина слоя может привести к быстрому износу поверхности. Избыточная обработка увеличивает продолжительность производственного цикла и стоимость заказа. Требуемые характеристики должны быть указаны в чертеже или техническом задании.

Преимущества азотирования

Температура процесса обычно ниже, чем при цементации и объемной закалке. После обработки не требуется резкое охлаждение, поэтому риск коробления и значительного изменения размеров уменьшается.

К преимуществам технологии относятся:

• высокая твердость поверхности;
• устойчивость к контактному износу;
• сохранение свойств сердцевины;
• повышение усталостной прочности;
• относительно небольшое изменение геометрии;
• возможность локальной защиты отдельных участков;
• отсутствие необходимости в последующей закалке.

При этом поверхность перед азотированием должна быть подготовлена с учетом требований к окончательным размерам и шероховатости.

Механическая обработка до и после азотирования

Основные токарные, фрезерные и шлифовальные операции обычно выполняются до насыщения поверхности азотом. После обработки твердый слой сложнее поддается резанию, поэтому значительный припуск оставлять нецелесообразно.

После азотирования при необходимости могут выполняться:

• финишная полировка;
• доводка рабочих поверхностей;
• удаление защитного покрытия;
• контроль размеров и биения;
• проверка твердости и глубины слоя.

Последовательность операций определяется заранее, чтобы сохранить требуемую толщину упрочненной поверхности.

Контроль качества

После завершения обработки проверяется соответствие деталей чертежу и техническому заданию. В зависимости от назначения изделия могут контролироваться:

• поверхностная твердость;
• глубина азотированного слоя;
• равномерность обработки;
• линейные и диаметральные размеры;
• биение и соосность;
• состояние поверхности;
• отсутствие трещин и других дефектов.

Для серийных заказов порядок контроля первой детали и готовой партии согласовывается до начала работ.

От чего зависит стоимость азотирования

Цена рассчитывается индивидуально после изучения документации. На стоимость влияют:

• марка материала;
• размеры и масса деталей;
• количество изделий;
• требуемая глубина слоя;
• заданная поверхностная твердость;
• продолжительность технологического цикла;
• необходимость защиты отдельных участков;
• подготовка и финишная обработка поверхности;
• объем контрольных операций.

Для расчета необходимо предоставить чертеж или эскиз, указать марку стали, количество деталей и требования к характеристикам поверхности.

Азотирование в составе полного цикла

Азотирование может быть включено в общий маршрут изготовления детали. Компания «Интех» может организовать подготовку заготовки, токарную и фрезерную обработку, нарезание зубьев или шлицов, шлифование, азотирование и итоговый контроль.

Чтобы заказать азотирование металла, направьте техническую документацию и сведения о материале. После анализа исходных данных специалисты определят подходящий режим и рассчитают стоимость работ.