Ферритная нитроцементация - Ferritic nitrocarburizing

Не путать с Карбонитрирование.

Ферритная нитроцементация или же FNC, также известные под собственными названиями Тенифер, Туфтрид и Мелонит а также ARCOR,[Примечание 1][1] это ряд фирменных упрочнение процессы, которые распространяются азот и углерод в железо металлы на суб-критические температуры во время солевой ванны. Другие методы нитроцементации трехвалентного железа включают газовый процесс, такой как Нитротек и ионные (плазменные). Температура обработки колеблется от 525 ° C (977 ° F) до 625 ° C (1157 ° F), но обычно происходит при 565 ° C (1049 ° F). При этой температуре стали и другие ферросплавы остаются в ферритный фазовая область. Это позволяет лучше контролировать размерную стабильность, которая отсутствовала бы в случае процессов упрочнения, которые происходят, когда сплав переходит в аустенитный фаза.[2] Существует четыре основных класса ферритной нитроцементации: газообразный, соляная ванна, ион или же плазма, и псевдоожиженный слой.[3]

Процесс используется для улучшения трех основных целостность поверхности аспекты, включая сопротивление истиранию, усталость свойства и устойчивость к коррозии. Дополнительным преимуществом этого материала является то, что он вызывает небольшое искажение формы в процессе закалки. Это связано с низкой температурой обработки, которая снижает тепловые удары и позволяет избежать фазовые переходы в стали.[4]

История

Первые методы ферритной нитроцементации были выполнены при низких температурах, около 550 ° C (1022 ° F), в ванне с жидкой солью. Первой компанией, которая успешно коммерциализировала процесс, была Imperial Chemical Industries в Великобритания. Компания ICI назвала свой процесс «кассетой» из-за завода, на котором он был разработан. [5][6] или лечение "Сульфинузом", потому что в солевой ванне была сера. Хотя процесс был очень успешным с высокоскоростными шпинделями и режущие инструменты, возникли проблемы с очисткой раствора, потому что это была не очень вода растворимый.[7]

Из-за проблем с очисткой компания Joseph Lucas Limited начала эксперименты с газообразными формами ферритной нитроцементации в конце 1950-х годов. К 1961 году компания подала заявку на патент. Обработка поверхности была аналогична процессу Sulfinuz, за исключением образования сульфидов. Атмосфера состояла из аммиак, углеводород газы и небольшое количество других углеродсодержащих газов.[8]

Это стимулировало разработку немецкой компанией более экологически чистого процесса солевых ванн. Degussa после получения патентов ICI.[9] Их процесс широко известен как процесс Tufftride или Tenifer. Вслед за этим в начале 1980-х был изобретен процесс ионного азотирования. Этот процесс имел более короткое время цикла, меньше требовал очистки и подготовки, формировал более глубокие корпуса и позволял лучше контролировать процесс.[10]

Процессы

Несмотря на название, процесс представляет собой модифицированную форму азотирование и нет науглероживание. Общими признаками этого класса этого процесса является введение азота и углерода в ферритное состояние материала. Процессы разбиты на четыре основных класса: газообразный, соляная ванна, ион или же плазма, или же псевдоожиженный слой. Торговое название и запатентованные процессы могут незначительно отличаться от общего описания, но все они представляют собой форму ферритной нитроцементации.[11]

Ферритная нитроцементация в соляной ванне

Ферритная нитроцементация в соляной ванне также известна как жидкая ферритная нитроцементация или же жидкая нитроцементация[12] и также известен под торговыми марками Туфтрид[3] и Тенифер.[13]

Самая простая форма этого процесса - товарный знак. Мелонит процесс, также известный как Мели 1. Чаще всего используется на сталях, спеченный утюги и чугуны снизить трение и улучшить носить и коррозионная стойкость.[14][15]

В процессе используется соляная ванна щелочь цианат. Он содержится в стальном котле с аэрация система. Цианат термически реагирует с поверхностью заготовки с образованием щелочи. карбонат. Затем ванна обрабатывается для обратного преобразования карбоната в цианат. Поверхность, образованная в результате реакции, имеет составной слой и диффузионный слой. Составной слой состоит из железа, азота и кислорода, устойчив к истиранию и устойчив при повышенных температурах. Диффузионный слой содержит нитриды и карбиды. В Твердость поверхности колеблется от 800 до 1500 HV в зависимости от Марка стали. Это также обратно влияет на глубину корпуса; То есть из высокоуглеродистой стали образуется твердый, но неглубокий корпус.[14]

Аналогичный процесс является товарным знаком Nu-Tride процесс, также известный как Колен процесс (который на самом деле является названием компании), который включает в себя цикл предварительного нагрева и промежуточного охлаждения. Промежуточная закалка - это окисляющий соляная ванна при 400 ° C (752 ° F). Эту закалку проводят от 5 до 20 минут перед окончательной закалкой до комнатной температуры. Это сделано для минимизации искажений и уничтожения цианатов и цианидов, оставшихся на заготовке.[16]

Другие процессы, защищенные товарным знаком: Sursulf и Tenoplus. Sursulf содержит соединение серы в соляной ванне для создания поверхностных сульфидов, которые создают пористость в поверхности заготовки. Эта пористость используется для сдерживания смазки. Tenoplus - это двухэтапный высокотемпературный процесс. Первая стадия происходит при 625 ° C (1157 ° F), а вторая стадия - при 580 ° C (1076 ° F).[17]

Газовая ферритная нитроцементация

Газообразная ферритная нитроцементация также известна как контролируемое нитроцементация, мягкое азотирование, и вакуумная нитроцементация или торговыми названиями UltraOx,[18] Нитротек, Nitemper, Деганит, Тринидинг, Corr-I-Dur, Nitroc, НИТРЕГ-С и Nitrowear, Нитронег.[3][19] Процесс работает для достижения того же результата, что и процесс в соляной ванне, за исключением того, что для диффузии азота и углерода в заготовку используются газовые смеси.[20]

Детали сначала очищаются, обычно паровое обезжиривание процесс, а затем нитроцементация при температуре около 570 ° C (1058 ° F), время процесса составляет от одного до четырех часов. Фактические газовые смеси являются запатентованными, но обычно они содержат аммиак и эндотермический газ.[20]

Плазменная ферритная нитроцементация

Ферритная нитроцементация с помощью плазмы также известна как ионное азотирование, плазменное ионное азотирование или же азотирование тлеющим разрядом. Процесс работает для достижения того же результата, что и соляная ванна и газовый процесс, за исключением того, что реакционная способность среды не зависит от температуры, а из-за состояния ионизации газа.[21][22][23][24] В этом методе интенсивные электрические поля используются для генерации ионизированных молекул газа вокруг поверхности для диффузии азота и углерода в заготовку. Такой высокоактивный газ с ионизированными молекулами называется плазма, называя технику. Газ, используемый для плазменного азотирования, обычно представляет собой чистый азот, поскольку не требуется самопроизвольного разложения (как в случае газообразной ферритной нитроцементации аммиаком). Благодаря относительно низкому диапазону температур (от 420 ° C (788 ° F) до 580 ° C (1076 ° F)), который обычно применяется во время плазменной ферритной нитроцементации и бережного охлаждения в печи, деформация деталей может быть минимизирована. Заготовки из нержавеющей стали можно обрабатывать при умеренных температурах (например, 420 ° C (788 ° F)) без образования осадков нитрида хрома и, следовательно, сохранения их свойств коррозионной стойкости.[25]

Постокисление черного оксида

К процессу нитроцементации может быть добавлен дополнительный этап, называемый постокислением. При правильном выполнении постокисление создает слой черный оксид (Fe3О4), что значительно увеличивает коррозионную стойкость обработанного основания, оставляя эстетически привлекательный черный цвет.[26] С момента введения Глок В 1982 году этот тип нитроцементации с последующим окислением стал популярным в качестве заводской отделки пистолетов в стиле милитари.

Использует

Эти процессы чаще всего используются для низкоуглеродистых, низколегированных сталей, однако они также используются для средне- и высокоуглеродистых сталей. Общие приложения включают шпиндели, кулачки, шестерни, умирает, гидравлические поршневые штоки, и порошковый металл составные части.[27]

Glock Ges.m.b.H., Австрийский Производитель огнестрельного оружия использовал технологию Tenifer до 2010 года для защиты стволов и затворов пистолеты они производят. Финиш на Пистолет Глок это третий и последний процесс отверждения. Он имеет толщину 0,05 мм (0,0020 дюйма) и дает 64 Рейтинг твердости C по Роквеллу через нитридную ванну при 500 ° C (932 ° F).[28] Окончательная матовая, антибликовая поверхность соответствует или превосходит нержавеющая сталь спецификации, на 85% более устойчивы к коррозии, чем твердые хром отделка и устойчивость к коррозии в соленой воде составляет 99,9%.[29] После процесса Тенифера черный Parkerized покрытие нанесено, и слайд защищен, даже если покрытие стирается. В 2010 году Glock перешел на процесс газовой ферритной нитроцементации.[30] Помимо Glock несколько других производителей пистолетов, в том числе Смит и Вессон и Springfield Armory, Inc., также используют ферритную нитроцементацию для отделки таких деталей, как цилиндры и горки, но они называют это отделкой мелонитом. Хеклер и Кох использовать процесс нитроцементации, который они называют «Враждебная среда». Производитель пистолета Caracal International L.L.C. использует ферритную нитроцементацию для отделки таких деталей, как цилиндры и направляющие, с помощью процесса постокисления на основе плазмы (PlasOx).Grandpower, словацкий производитель огнестрельного оружия, также использует закалка лак закалка (QPQ) для упрочнения металлических деталей пистолетов K100.[31]

Рекомендации

  1. ^ Джордж Э. Тоттен (28 сентября 2006 г.). Термическая обработка стали: металлургия и технологии. CRC. п. 530. ISBN  978-0-8493-8452-3.
  2. ^ Пай 2003, п. 193.
  3. ^ а б c Пай 2003, п. 202.
  4. ^ Пай 2003 С. 193–194.
  5. ^ https://www.youtube.com/watch?v=yt2DU-22qus
  6. ^ Imperial Chemical Industries, ltd (1954 г.). "Кассельский" сульфинузский "процесс".
  7. ^ Пай 2003, п. 195.
  8. ^ Пай 2003 С. 195–196.
  9. ^ Ханс Велстроп (22 февраля 2015 г.). «Найти путь в джунглях номенклатуры диффузии азота».
  10. ^ Пай 2003 С. 196–197.
  11. ^ Пай 2003 С. 201–202.
  12. ^ Пасхальный день, Джеймс Р., Жидкое ферритное нитроцементация (PDF), заархивировано из оригинал (PDF) на 2011-07-24, получено 2009-09-17.
  13. ^ История компании, заархивировано из оригинал на 2009-08-26, получено 2009-09-29.
  14. ^ а б Пай 2003, п. 203.
  15. ^ Обработка мелонита, получено 2009-09-17.
  16. ^ Пай 2003 С. 208–210.
  17. ^ Пай 2003, п. 217.
  18. ^ https://www.ahtcorp.com/services/nitriding-and-nitrocarburizing/ultraox/ >
  19. ^ Пай 2003, п. 220.
  20. ^ а б Пай 2003, п. 219.
  21. ^ Пай 2003, п. 71.
  22. ^ Введение в азотирование с. 9
  23. ^ Пай, Дэвид (2007), Металлургия и технологии термической обработки стали, CRC Press, стр. 493, г. ISBN  978-0-8493-8452-3.
  24. ^ МИНИМИЗАЦИЯ ИЗНОСА ЧЕРЕЗ КОМБИНИРОВАННЫЕ ПРОЦЕССЫ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ И ПЛАЗМЕННОЙ ДИФФУЗИИ И ПОКРЫТИЯ Томаса Мюллера, Андреаса Гебешубера, Роланда Куллмера, Кристофа Люгмера, Стефана Перло, Моники Штойбер В архиве 2011-08-14 на Wayback Machine
  25. ^ Лариш, Б; Бруски, У; Шпионы, HJ (1999). «Плазменное азотирование нержавеющих сталей при низких температурах». Технология поверхностей и покрытий. 116: 205–211. Дои:10.1016 / S0257-8972 (99) 00084-5.
  26. ^ Холм, Торстен. «Атмосфера печи 3: Азотирование и азотирование» (PDF). Ферронова. Ферронова. Получено 8 мая 2017.
  27. ^ Пай 2003, п. 222.
  28. ^ Каслер, Питер Алан (1992). Glock: новая волна боевых пистолетов. Боулдер, Кол .: Paladin Press. С. 136–137. ISBN  9780873646499. OCLC  26280979.
  29. ^ Кокалис, Питер (2001). Тесты и оценки оружия: лучший из солдат удачи. Боулдер, Кол .: Paladin Press. п. 321. ISBN  9781581601220.
  30. ^ Редактор (07.08.2010). «История, технология и развитие огнестрельного оружия». Получено 25 декабря 2014.
  31. ^ "Великая держава на Tenifer QPQ". Архивировано из оригинал в 2014-10-26. Получено 2011-01-06.
  1. ^ Другие торговые марки включают, среди прочего, Tuffride / Tuffrider, QPQ, Sulfinuz, Sursulf, Meli 1 и Nitride.

Библиография

внешняя ссылка