Адрес этой страницы' ?>

<<Предыдущая страница Оглавление книги Следующая страница>>

2. АЗОТИРОВАНИЕ.

Азотированием называется процесс насыщения поверхностного слоя детали азотом. Иногда этот процесс называют азотацией или нитрированием (от греческого слова «нитро», что в переводе означает азотосодержащий). Азотирование придает поверхности детали особо высокую твердость и износостойкость, которые сохраняются при нагреве до 500—600°С. Это важное преимущество азотированных деталей перед цементованными, которые могут сохранять высокую твердость лишь до 200—250°С. Кроме того, азотирование повышает устойчивость стали против коррозии в атмосфере влажного воздуха и пара.

При азотировании, как и при поверхностной закалке, благодаря увеличению удельного объема стали в поверхностном слое возникают большие внутренние сжимающие напряжения. Они способствуют снижению растягивающих напряжений от внешней нагрузки при работе детали. В результате выносливость детали, т. е. способность выдерживать большое число повторных нагрузок, повышается.

Процесс азотирования имеет также и некоторые технологические преимущества перед цементацией: после азотирования не требуется закалка, температура процесса на 350—400°С ниже, чем при цементации. В результате коробление деталей при азотировании получается меньшим.

Серьезным недостатком азотирования является большая длительность этого процесса. Цикл азотирования длится до двух суток. К тому же для азотирования приходится применять дорогие легированные стали, и потому азотированные детали получаются в 2—3 раза дороже, чем обычные.

Высокая твердость азотированного слоя объясняется тем, что азот, проникая в поверхность металла, образует химические соединения с элементами, входящими в состав стали, — алюминием, хромом, молибденом и др. Такие соединения называют нитридами. Они имеют высокую твердость, а главное — выделяются в виде очень мелкодисперсных частиц. Как всегда в таких случаях, атомная решетка вокруг мест их выделений искажается, и в результате возникают многочисленные препятствия для перемещения дислокаций.

В этом причина повышения сопротивления деформаций, что и проявляется в значительном увеличении твердости. Наибольшее влияние на повышение твердости оказывают нитриды алюминия, хрома и молибдена. В отличие от них нитриды железа обладают сравнительно невысокой твердостью и незначительно повышают ее в стали. В связи с этим для азотирования применяют легированные стали, содержащие алюминий, хром и молибден (38ХМЮА, 18Х2Н4ВА и др.). Широко применяется азотирование коррозионно-стойких сталей. Эти стали, обладая рядом ценных свойств, имеют низкую твердость и износостойкость. Азотирование — наиболее эффективный способ повышения износостойкости таких сталей.

Если азотирование проводится с целью повышения устойчивости деталей против коррозии, то в этом случае пригодны также и углеродистые стали.

Наиболее часто азотирование применяют для повышения износостойкости гильз цилиндров мощных двигателей, шестерен, шпинделей станков.

Перед азотированием детали подвергают полной механической обработке, оставляя лишь небольшой припуск под шлифовку. Для повышения прочности и вязкости сердцевины деталей производят термическую обработку — закалку с высоким отпуском. Если же к детали не предъявляются высокие требования по прочности сердцевины, то достаточно перед азотированием провести нормализацию. Так, например, можно обрабатывать мерительный инструмент (калибры и шаблоны).

Если на детали имеются участки, которые нужно предохранить от азотирования, то на них наносят защитное покрытие. Наиболее надежной защитой является гальваническое лужение. Чтобы олово в условиях повышенной температуры не затекало на азотированную поверхность, ее дополнительно подвергают фосфатированию, т. е. покрывают тонким слоем фосфоросодержащих солей. С этой целью применяют препарат Мажеф. Фосфатированная поверхность совершенно не смачивается оловом и, кроме того, на ней более активно адсорбируется азот, что способствует улучшению условий азотирования. Но олово дорогой и дефицитный металл, поэтому вместо него применяют покрытие жидким стеклом, а иногда — никелирование.