Азотирование, технологический процесс химико-термической обработки, при которой поверхность различных металлов или сплавов насыщают азотом в специальной азотирующей среде. Поверхностный слой изделия, насыщенный азотом, имеет в своём составе растворённые нитриды и приобретает повышенную коррозионную стойкость и высочайшую микротвёрдость. По микротвёрдости А. уступает только борированию, в то же время превосходя цементацию и нитроцементацию (незначительно).
Металлы и сплавы, подвергаемые А.:
Стали углеродистые и легированные, конструкционные и инструментальные.
Высокохромистые чугуны, высокохромистые износоустойчивые сплавы, хром.
Титан и титановые сплавы.
Бериллий.
Вольфрам.
Ниобиевые сплавы.
Порошковые материалы.
Назначение А.:
Упрочнение поверхности
Защита от коррозии
Повышение усталостной прочности
В зависимости от назначения используемые технологические процессы А. могут существенно отличаться.
Насыщение поверхности металла производится при температурах от 400 (для некоторых сталей) до 1200 (аустенитные стали и тугоплавкие металлы) градусов Цельсия. Средой для насыщения является диссоциированный аммиак. Для управления структурой и механическими свойствами слоя при газовом А. сталей применяют:
двух-, трёхступенчатые температурные режимы насыщения;
разбавление диссоциированного аммиака:
воздухом,
реже водородом.
Контрольными параметрами процесса являются:
степень диссоциации аммиака
расход аммиака
температура
расходы дополнительных технологических газов (если применяются).
Макроструктура азотированного слоя железа при 650°C (увеличено в 500 раз).
Каталитическое газовое А. -это последняя модификация технологии газового А. Средой для насыщения является аммиак, диссоциированный при температуре 400—600 градусов Цельсия на катализаторе в рабочем пространстве печи. Для управления структурой и механическими свойствами слоя при каталитическом газовом А. сталей применяют изменение потенциала насыщения. В целом применяются более низкие температуры, чем при газовом А.
Ионно-плазменное А.-это технология насыщения металлических изделий в азотсодержащем вакууме (примерно 0,01 атм.), в котором возбуждается тлеющий электрический разряд. Анодом служат стенки камеры нагрева, а катодом — обрабатываемые изделия. Для управления структурой слоя и механическими свойствами слоя применяют (в разные стадии процесса):
изменение плотности тока
изменение расхода азота
изменение степени разряжения
добавки к азоту особочистых технологических газов:
водорода
аргона
метана
кислорода.
А. из растворов электролитов-это использование анодного эффекта для диффузионного насыщения обрабатываемой поверхности азотом в многокомпонентных растворах электролитов, один из видов скоростной электрохимико-термической обработки (анодный электролитный нагрев) малогабаритных изделий. Анод-деталь при наложении постоянного напряжения в диапазоне от 150 до 300 В разогревается до температур 450—1050 °C. Достижение таких температур обеспечивает сплошная и устойчивая парогазовая оболочка, отделяющая анод от электролита. Для обеспечения А. в электролит кроме электропроводящего компонента вводят вещества-доноры, обычно нитраты.
Для проведения газового А. используются преимущественно шахтные, ретортные и камерные печи. Для подготовки аммиака перед подачей в печь используется диссоциатор.
Для проведения каталитического газового А. используются преимущественно шахтные, ретортные и камерные печи, оснащенные встроенными катализаторами и кислородными зондами для определения насыщающей способности атмосферы.
Для проведения процессов ионно-плазменного А. применяются специализированные установки, в которых происходит нагрев изделий за счёт катодной бомбардировки и, собственно, насыщение.
Для А. из растворов электролитов применяются установки для электрохимико-термической обработки.
АЗОТИРОВАНИЕ, а з о т и з а ц и я, н и т р ир о в а н и е,— один из способов химико-термической обработки, заключающийся в насыщении азотом поверхностного слоя изделий из легированной стали, преимущественно хромоалюминиевой, а также содержащей ванадий, молибден и другие элементы, образующие с азотом устойчивые химич. соединения — нитриды. А. производится на глубину до 0,7 мм. Оно придаёт изделию высокую поверхностную твёрдость (до 1.200 единиц, по Виккерсу), сохраняющуюся до температуры 500°, высокое сопротивление истиранию и усталости, а также повышенное сопротивление коррозии. А. изделий проводится при температуре 490—560° в камерных, шахтных, контейнерных или колокольПых ночах, в к-рые подаётся струн сухого аммиака, диссоциирующего с выделением водорода и азота. Последний и образует в поверхностном слое обрабатываемого изделия дисперсные нитриды алюминии, хрома, железа и других элементов. А. даёт малое, заранее учитываемое изменение размеров изделия и обычно производится на готовом изделии после его механической н термической обработки. Продолжительность А.— от 12 до 9 часов. Советские учёные разработали ускоренные режимы А., позволяющие путём комбинировании температур сократить продолжительность процесса на 30—40% . А. подвергаются цилиндры двигателей, зубцы шестерён и другие ответственные изделия. Недостатки А.— хрупкость азотированного слоя и длительность процесса.