Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен из Nitrocarburizing )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с карбонитрированием .

Ферритная нитроцементация или FNC , также известная под патентованными названиями Tenifer , Tufftride и Melonite, а также ARCOR , [Примечание 1] [1] представляет собой ряд запатентованных процессов упрочнения, которые обеспечивают диффузию азота и углерода в черные металлы при докритических температурах в течение соляная ванна. Другие методы нитроцементации трехвалентного железа включают газовый процесс, такой как Nitrotec.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 сплавы на основе железа остаются в области ферритной фазы. Это позволяет лучше контролировать стабильность размеров, которая отсутствовала бы в случае процессов упрочнения, которые происходят при переходе сплава в аустенитную фазу. [2] Существует четыре основных класса ферритной нитроцементации: газовая , соляная ванна , ионная или плазменная и псевдоожиженный слой . [3]

Этот процесс используется для улучшения трех основных аспектов целостности поверхности, включая сопротивление истиранию, усталостные свойства и коррозионную стойкость . Дополнительным преимуществом этого материала является то, что он вызывает небольшое искажение формы во время процесса закалки. Это связано с низкой температурой обработки, которая снижает термические удары и позволяет избежать фазовых переходов в стали. [4]

История [ править ]

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 Великобритании . ICI назвал свой процесс «кассетой» из-за завода, на котором он был разработан [5] [6], или обработкой «сульфинузом», потому что в соляной ванне содержалась сера. Хотя процесс был очень успешным с высокоскоростными шпинделями и режущими инструментами , были проблемы с очисткой раствора, потому что он был не очень растворим в воде . [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 аммиака , углеводородных газов и небольшого количества других углеродсодержащих газов. [8]

Это стимулировало разработку более экологически чистого процесса солевой ванны немецкой компанией 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 [ править ]

Несмотря на название, процесс представляет собой модифицированную форму азотирования, а не науглероживания . Общими признаками этого класса этого процесса является введение азота и углерода в ферритное состояние материала. Процессы подразделяются на четыре основных класса: газовые , соляные ванны , ионные или плазменные или псевдоожиженный слой . Торговое название и запатентованные процессы могут незначительно отличаться от общего описания, но все они являются формой ферритной нитроцементации. [11]

Ферритная нитроцементация в соляной ванне [ править ]

Ферритная нитроцементация в соляной ванне также известна как жидкая ферритная нитроцементация или жидкая нитроцементация [12], а также известна под торговыми марками Tufftride [3] и Tenifer . [13]

Самая простая форма этого процесса - это процесс производства мелонита под торговой маркой , также известный как Meli 1 . Чаще всего он используется для обработки стали, спеченного чугуна и чугуна для снижения трения и повышения износостойкости и коррозионной стойкости. [14] [15]

В процессе используется соляная ванна с цианатом щелочного металла . Он содержится в стальном баке с системой аэрации . Цианат термически реагирует с поверхностью заготовки с образованием карбоната щелочного металла . Затем ванна обрабатывается для обратного превращения карбоната в цианат. Поверхность, образованная в результате реакции, имеет составной слой и диффузионный слой. Слой компаунда состоит из железа, азота и кислорода, устойчив к истиранию и стабилен при повышенных температурах. Диффузионный слой содержит нитриды и карбиды . Твердость поверхности находится в диапазоне от 800 до 1500 HV в зависимости от марки стали. Это также обратно влияет на глубину корпуса; т.е. из высокоуглеродистой стали образуется твердый, но неглубокий корпус. [14]

Похожий процесс - это процесс под торговой маркой Nu-Tride , также ошибочно известный как процесс Kolene (что на самом деле является названием компании), который включает в себя цикл предварительного нагрева и промежуточного охлаждения. Промежуточное охлаждение представляет собой окислительную солевую ванну 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]

Другими процессами, зарегистрированными под торговой маркой, являются Sursulf и Tenoplus . Sursulf содержит соединение серы в солевой ванне для создания поверхностных сульфидов, которые создают пористость на 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]

Газообразная ферритная нитроцементация [ править ]

Газообразная ферритная нитроцементация также известна как контролируемая нитроцементация , мягкое азотирование и вакуумная нитроцементация или под торговыми названиями UltraOx , [18] Nitrotec , Nitemper , Deganit , Triniding , Corr-I-Dur , Nitroc , NITREG-C и Nitrowear , Nitroneg . [3] [19] Процесс работает для достижения того же результата, что и процесс в соляной ванне, за исключением того, что газовые смеси используются для диффузии азота и углерода в заготовку. [20]

Детали сначала очищаются, обычно с помощью процесса парового обезжиривания , а затем подвергаются нитроцементации 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 [ править ]

Ферритное нитроцементация с помощью плазмы также известна как ионное азотирование , плазменное ионное азотирование или 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 плазмой., 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]

Черный оксид постокисления [ править ]

К процессу нитроцементации может быть добавлен дополнительный этап, называемый постокислением. При правильном выполнении постокисление создает слой черного оксида (Fe 3 O 4 ), который значительно увеличивает коррозионную стойкость обработанной основы, оставляя эстетически привлекательный черный цвет. [26] С момента появления пистолета Glock в 1982 году этот тип нитроцементации с постокислением стал популярным в качестве заводской отделки для пистолетов в стиле милитари.

Использует [ редактировать ]

Эти процессы чаще всего используются для низкоуглеродистых, низколегированных сталей, однако они также используются для средне- и высокоуглеродистых сталей. Общие области применения включают шпиндели , кулачки , шестерни , штампы , штоки гидравлических поршней и детали из порошкового металла . [27]

Glock Ges.mbH , австрийский производитель огнестрельного оружия, до 2010 года использовал технологию Tenifer для защиты стволов и затворов пистолетов, которые они производят. Отделка пистолета Glock - это третий и последний процесс упрочнения. Он имеет толщину 0,05 мм (0,0020 дюйма) и обеспечивает твердость по шкале C по Роквеллу 64 при использовании ванны с нитридом 500 ° C (932 ° F). [28] Окончательное матовое антибликовое покрытие соответствует или превосходит спецификации нержавеющей стали , на 85% более устойчиво к коррозии, чем твердое хромовое покрытие, и на 99,9% стойкость к коррозии в соленой воде. [29] После процесса Тенифера черный Parkerizedпокрытие нанесено, и слайд будет защищен, даже если покрытие истерлось. В 2010 году Glock перешел на процесс газоферритной нитроцементации. [30] Помимо Glock, несколько других производителей пистолетов, включая Smith & Wesson и Springfield Armory, Inc. , также используют ферритную нитроцементацию для отделки таких деталей, как стволы и затворы, но они называют это отделкой мелонитом. Heckler & Koch использует процесс нитроцементации, который они называют «Враждебная среда». Производитель пистолетов Caracal International LLC использует ферритную нитроцементацию для отделки таких деталей, как стволы и направляющие, с помощью процесса постокисления на основе плазмы (PlasOx). Grandpower, словацкий производитель огнестрельного оружия, также использует закалочную закалку (QPQ) для упрочнения металлических деталей своих пистолетов K100. [31]

Ссылки [ править ]

  1. ↑ Джордж Э. Тоттен (28 сентября 2006 г.). Термическая обработка стали: металлургия и технологии . CRC. п. 530. ISBN 978-0-8493-8452-3.
  2. Перейти ↑ Pye 2003 , p. 193.
  3. ^ a b c Пай 2003 , стр. 202.
  4. Перейти ↑ Pye 2003 , pp. 193–194.
  5. ^ https://www.youtube.com/watch?v=yt2DU-22qus
  6. ^ Imperial Chemical Industries, ltd (1954). "Кассельский" сульфинузский "процесс" .
  7. Перейти ↑ Pye 2003 , p. 195.
  8. Перейти ↑ Pye 2003 , pp. 195–196.
  9. ^ Hans Velstrop (22 февраля 2015). «Найти путь в джунглях номенклатуры диффузии азота» .
  10. Перейти ↑ Pye 2003 , pp. 196–197.
  11. Перейти ↑ Pye 2003 , pp. 201–202.
  12. ^ Easterday, Джеймс Р., Liquid Ферритно нитроцементации (PDF) , в архив от оригинала (PDF) на 2011-07-24 , извлекаются 2009-09-17 .
  13. ↑ История компании , заархивированная из оригинала 26 августа 2009 г. , извлечена 29 сентября 2009 г..
  14. ^ а б Пай 2003 , стр. 203.
  15. ^ Мелонитом обработки , извлекаются 2009-09-17.
  16. Перейти ↑ Pye 2003 , pp. 208–210.
  17. Перейти ↑ Pye 2003 , p. 217.
  18. ^ https://www.ahtcorp.com/services/nitriding-and-nitrocarburizing/ultraox/ >
  19. Перейти ↑ Pye 2003 , p. 220.
  20. ^ а б Пай 2003 , стр. 219.
  21. Перейти ↑ Pye 2003 , p. 71.
  22. ^ Введение в азотирование с. 9
  23. ^ Пай, Дэвид (2007), Металлургия и технологии термической обработки стали , CRC Press, стр. 493, ISBN 978-0-8493-8452-3.
  24. ^ МИНИМИЗАЦИЯ ИЗНОСА С ПОМОЩЬЮ КОМБИНИРОВАННЫХ ПРОЦЕССОВ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ И ПЛАЗМЕННОЙ ДИФФУЗИИ И ПОКРЫТИЯ Томаса Мюллера, Андреаса Гебешубера, Роланда Куллмера, Кристофа Люгмера, Стефана Перло, Моники Штойбер. Архивировано 14 августа 2011 г. на Wayback Machine.
  25. ^ Лариш, B; Бруски, У; Шпионы, HJ (1999). «Плазменное азотирование нержавеющих сталей при низких температурах». Технология поверхностей и покрытий . 116 : 205–211. DOI : 10.1016 / S0257-8972 (99) 00084-5 .
  26. ^ Холм, Торстен. «Атмосфера печи 3: Азотирование и нитроцементация» (PDF) . Ферронова . Ферронова . Дата обращения 8 мая 2017 .
  27. Перейти ↑ Pye 2003 , p. 222.
  28. ^ Каслер, Питер Алан (1992). Глок: Новая волна боевых пистолетов . Боулдер, Кол .: Паладин Пресс. С. 136–137. ISBN 9780873646499. OCLC  26280979 .
  29. ^ Kokalis, Питер (2001). Тесты и оценки оружия: лучший из солдат удачи . Боулдер, Кол .: Паладин Пресс. п. 321. ISBN. 9781581601220.
  30. ↑ Редактор (07.08.2010). «История, технология и развитие огнестрельного оружия» . Проверено 25 декабря 2014 .
  31. ^ "Великая держава на Tenifer QPQ" . Архивировано из оригинала на 2014-10-26 . Проверено 6 января 2011 .
  1. ^ Другие торговые названия, среди прочего, включают Tuffride / Tuffrider, QPQ, Sulfinuz, Sursulf, Meli 1 и Nitride.

Библиография [ править ]

  • Пай, Дэвид (2003), Практическое азотирование и ферритная нитроцементация , ASM International, ISBN 978-0-87170-791-8.
  • Пай, Дэвид. «О Дэвиде Пай» . Пай Металлургический международный консалтинг . Проверено 10 января 2017 года .
  • Пай, Дэвид. «Книги Дэвида Пая» . Пай Металлургический международный консалтинг . Проверено 10 января 2017 года .
  • Джозеф Р. Дэвис (2001), Обработка поверхностей для обеспечения устойчивости к коррозии и износу , ASM International, стр. 115, ISBN 0-87170-700-4

Внешние ссылки [ править ]

  • Tufftride- / QPQ-process: техническая информация
  • : Что такое Tufftride?