2.Азотирумые стали. Особенности состава, роль углерода и легирующих элементов. Термическая обработка и изменение структуры в ходе её. Марки, применение.

Азотирование - химик о-термическая обработка, при которой поверхностные слои насыщаются азотом. Впервые азотирование осуществил Чижевский И.П.. промышленное применение — в двадцатые годы. При азотировании увеличиваются не только твердость и износостойкость, но также повышается коррозионная стойкость. При азотировании изделия загружают в герметичные печи, куда поступает аммиак \ТН3 с определенной скоростью. При нагреве аммиак диссоциирует по реакции: 2NH3>2N+3H2. Атомарный азот поглощается поверхностью и диффундирует вглубь изделия. Фазы, получающиеся в азотированном слое углеродистых сталей, не обеспечивают высокой твердость, и образующийся слой хрупкий. Для азотирования используют стали, содержащие алюминий, молибден, хром, титан. Нитриды этих элементов дисперсны и обладают высокой твердостью и термической устойчивостью. Типовые азотируемые стали: ЗЗХМЮА, 35ХМЮА, ЗОХТ2НЗЮ, Глубина и поверхностная твердость азотированного слоя зависят от ряда факторов, из которых основные: температура азотирования, продолжительность азотирования и состав азотируемой стали. В зависимости от условий работы деталей различают азотирование:

• для повышения поверхностной твердости и износостойкости;

• для улучшения коррозионной стойкости (антикоррозионное азотирование).

В первом случае процесс проводят при температуре 500... 560°С в течение 24... 90 часов, так как скорость азотирования составляет 0,01 мм. ч. Содержание азота в поверхностном слое составляет 10... 12 %, толщина слоя (h) - 0,3... Of6 мм. На поверхности получают твердость около 1000 НУ. Охлаждение проводят вместе с печью в потоке аммиака.

Значительное сокращение времени азотирования достигается при ионном азотировании, когда между катодом (деталью) и анодом (контейнерной установкой) возбуждается тлеющий разряд. Происходит ионизация азотосодержащего газа, и ионы бомбардируя поверхность катода, нагревают его до температуры насыщения. Катодное распыление осуществляется в течение 5...60 мин при напряжении 1100... 1400 В и давлении 0,1...0,2 мм рт. ст., рабочее напряжение 400... 1100 В, продолжительность процесса до 24 часов. Антикоррозионное азотирование проводят и для легированных, и для углеродистых сталей. Температура проведения азотирования - 650... 700°С, продолжительность процесса - 10 часов. На поверхности образуется слой *— фазы толщиной 0,01... 0,03 мм, который обладает высокой стойкостью против коррозии. (f — фаза — твердый раствор на основе нитрида железа Fe3N, имеющий гексагональную решетку).

Азотирование проводят на готовых изделиях, прошедших окончательную механическую и термическую обработку (закалка с высоким отпуском). После азотирования в сердцевине изделия сохраняется структура сорбита, которая обеспечивает повышенную прочность и вязкость.