Състояние на приложението и тенденцията на развитие на процеса на азотиране на редки земни маси

Време за публикуване: 07 / 01 2021 Автор: Редактор на сайта Посещение: 12189

От средата на 1980-те години на миналия век, в производството, някои зъбни колела, обикновено обработени с процес на карбуриране и закаляване от легирана стомана, имат по-високи изисквания за якост, както и изисквания за висока скорост, висока мощност и висока надеждност. Въпреки това, формата на стоманата след обработка с карбуризация и закаляване е относително голяма и следва да се добавят последващи стъпки, като например обработка със зъбно мелене. Не е лесно да се постигне обработка на шлифоване на зъбни колела за нееволвентни зъбни колела. В допълнение, бързото развитие на космическата индустрия през последните години също насърчи прилагането на големи прецизни пръстени и тънкостенни части. Понастоящем повърхностната обработка на тези стоманени части възприема най -вече процеса на карбуризиране и закаляване, който също има проблем с трудностите при окончателната обработка и формоване, както и голяма деформация след закаляване. В сравнение с карбурирания детайл, детайлът след азотиране има по -малка деформация, което може по -добре да реши горните проблеми.

Като двата най -често срещани процеса на втвърдяване при повърхностно втвърдяване, азотирането и карбуризирането имат свои собствени предимства. Износоустойчивостта на азотиращия слой е по -добра от тази на карбурирания слой, а твърдостта е по -висока, но цикълът на процеса е по -дълъг от този на карбуризирания слой. Азотиращият слой е по -плитък от карбурирания слой (0.3 ～ 0.5 mm), а носещият и ударният товар е относително слаб. . Експерименталните проучвания показват, че обработката с дълбоко азотиране (> 0.55 mm) може частично да замени процеса на карбуриране и също така може ефективно да подобри устойчивостта на удар и носещата способност на карбуризирания слой.

Тъй като редки земи са били приложени за химическа термична обработка, учените у нас и в чужбина са провели много проучвания за ролята на редките земя в процеса на азотиране и са постигнали забележителни резултати. Тоест, добавянето на редки земя в процеса на азотиране може ефективно да увеличи скоростта на инфилтрация и твърдостта на инфилтрационния слой. , Правейки инфилтрационния слой по -дебел и подобрявайки структурата, като по този начин има двойната роля на катализа и микролегиране. Развитието на технологията за азотиране на редкоземни земи зависи от нейните собствени характеристики, тоест уникалната електронна структура на слоя го прави със силна химическа активност.

Добавянето на редкоземни елементи към процеса на азотиране има много предимства: първо, може да ускори азотирането; второ, може ефективно да намали температурата на азотиране; трето, това може значително да увеличи експлоатационния живот на оборудването и заготовките; четвърто, може да подобри умората на огъване на частите, якостта на контакт при умора и износоустойчивостта и т.н. Следователно, в китайското азотиране на зъбни колела, въвеждането на редкоземни елементи в процеса на химическа топлинна обработка подобри процеса на ново ниво и значително подобри качеството на продукта, като по този начин се постига ранна интеграция с международните стандарти и се повишава международната конкурентоспособност.

1. Статус на приложение на конвенционален процес на азотиране

Азотирането е широко използвана технология за повърхностна химическа термична обработка. Целта на процеса на азотиране е да се постигне по -висока твърдост на повърхността, без да се променят основно нейните собствени свойства и размерът на детайла, като в същото време той може да подобри устойчивостта на износване и да увеличи живота на умората. . Подобно на други процеси на химическа топлинна обработка, процесът на азотиране включва разлагането на азотиращата среда, реакцията в азотиращия агент, дифузията, реакцията на фазовия интерфейс, дифузията на инфилтрирания азотен елемент в желязото и образуването на нитриди. Според фазовата диаграма на сплавта Fe-N температурата на азотиране обикновено е по-ниска от 590 ° C (евтектоидната температура на азота), а азотиращият слой образува ε фаза и α фаза от повърхността към вътрешността. Тъй като скоростта на дифузия на азотните атоми във фазата на епсилон е най -бавна, след образуването на азотен слой, фазата на епсилон ще действа като бариера, за да възпрепятства вътрешната дифузия на азотни атоми. Следователно, при нормални обстоятелства, скоростта на растеж на азотиращия слой ще намалее значително след азотиране за определен период от време.
Рядкоземен процес на азотиране

2.1 Механизмът на азотиране на редкоземни азоти

Редката земя е сборно понятие за 17 елемента, включително лантанидни елементи и скандий (Sc) и итрий (Y). Тези редкоземни елементи са относително активни и се намират между магнезий (Mg) и алуминий (Al). Поради уникалните си характеристики, той се използва широко в много области. Поради тези характеристики той може да се използва като ускорител на термична обработка и да се използва при химическа термична обработка. При химическата термична обработка лантанът (La) и церият (Ce) често са основните елементи, тъй като имат структура от 4f електронен слой и силна химическа електроотрицателност, като церий (Ce) -2.48, лантан (La) -2.52, следователно , неговите химични свойства са относително активни, което от своя страна му позволява да произвежда по-добра химическа синергия с различни неметали. Учени от Харбинския технологичен институт смятат, че редкоземните елементи със специална електронна структура и химическа активност могат да проникнат в повърхността на стоманени части. Причината за многото предимства е, че след като редкоземният елемент проникне в повърхността на стоманата, атомният радиус е с около 40% по -голям от този на железния атом, което ще доведе до изкривяване на заобикалящата решетка на железния атом, което в завъртането увеличава плътността на дефектите, тоест изкривяването произвежда повече нови. Кристалните дефекти са благоприятни за адсорбцията и дифузията на азотни атоми, така че интерстициалните атоми са обогатени в зоната на изкривяване. След като редкоземният елемент проникне в повърхността на стоманената част, той ще образува висока концентрация на азот върху повърхността на стоманената част за кратко време, като по този начин образува висок азотен потенциал и градиент на концентрация, което прави азотните атоми дифузни навътре бързо, като по този начин прави процеса на химическа термична обработка очевиден Ускорете и подобрете структурата на инфилтрирания слой и подобрете работата на инфилтрирания слой.

Авторът смята, че значително увеличение на скоростта на азотиране на редкоземни азоти се дължи главно на следните причини:

Инфилтрацията на редкоземни елементи води до пролиферация на плътността на дефектите, дифузионния поток J се увеличава и коефициентът на пренос на азотни атоми се увеличава значително.
Инфилтрацията на редкоземни елементи предизвиква изкривяване на решетката на атомната решетка на Fe, което увеличава повърхностната енергия, като по този начин увеличава енергията на адсорбция при улавяне на интерстициални N атоми.
Обогатяването на голям брой N атоми в зоната на изкривяване увеличава разликата в концентрацията на азот, повишава химическата енергия и ускорява скоростта на дифузия.

2.2 Характеристики на азотиране на редкоземни азоти

Каталитичният ефект на редкоземните по време на азотиране е много по -голям от този на карбурирането, което е важна характеристика на азотирането на редкоземни азоти. Причината е, че температурата на азотиране обикновено е във фазовата зона α-Fe, а устойчивостта на инфилтрация на редкоземни елементи в тази фазова зона е много по-малка от тази във фазовата зона на γ-Fe; в допълнение, количеството инфилтрация на редки земни маси също е основният фактор, влияещ върху ефекта на инфилтрация. . Най -общо казано, голямо количество инфилтрация има по -добър ефект от инфилтрацията, а количеството инфилтрация на редкоземни по време на азотиране е по -голямо от това по време на карбурирането, така че ефектът на инфилтрация по време на азотиране е по -добър.

Разпределението и морфологията на нитрида в азотиращия слой са ключът към твърдостта на азотиращия слой. Когато нитридът се разпръсне и разпредели, твърдостта е по -висока, напротив, твърдостта е по -ниска. В конвенционалния процес на азотиране, люспестият нитрид обикновено се произвежда и нитридът е кохерентен или полукохерентен с основната фаза. С повишаването на температурата нитридите продължават да се натрупват и да стават по -големи, да се разтварят от основната фаза и твърдостта рязко спада.

В процеса на рядкоземено азотиране, инфилтрацията на редки земи прави нитрида представен в разпръснато и неравномерно състояние на разпределение, така че свободната енергия се покачва рязко и се превръща в капан за интерстициални N атоми. В същото време може да се образува метастабилна въздушна маса Cottrell, която може да намали енергията там. Образуването на нитриди приема редки земни елементи като сърцевина и тяхното разпределение става фино разпръснато. В същото време, той също представлява дифузно квазисферично утаяване, като по този начин се избягва генерирането на веноподобна структура, а също така се избягва сегрегацията на нитрид по границата на зърното. Освен това, в рамките на определен температурен диапазон, морфологията на нитрида няма да се промени и разпределението му няма да се промени. В сравнение с конвенционалната технология за азотиране, рядкоземената технология за азотиране прави твърдостта на нитридния слой по -висока и крехкостта може да се поддържа на 0 ~ Ниво 1.

2.3. Изисквания за процеса на азотиране на редки земи

Рядкоземеното азотиране има характеристиката на по -висока твърдост на азотиращия слой. Според тази характеристика температурата на азотиране може да бъде повишена с 10 до 20 ° C, като по този начин по -ефективно насърчава увеличаването на скоростта на азотиране. Според резултатите от голям брой експерименти може да се установи, че при същата температура азотирането на редкоземни азоти може само да увеличи скоростта на инфилтрация с 15% до 20%, но след повишаване на температурата с 20 ° C, скоростта на инфилтрация може да се увеличи значително. В същото време, подобно на конвенционалната технология за азотиране, редкоземното азотиране трябва да контролира скоростта на разпадане на амоняка при азотиране в разумни граници, т.е. по -висок азотен потенциал (Np) трябва да се използва в началния етап и след това постепенно да се намалява. Като цяло се приема процесът на азотиране с двукратна контролирана атмосфера с променлива температура и променлив потенциал на азотиране, а скоростта на разлагане на амоняк се намалява в началния етап и азотният потенциал се увеличава, за да отговори на изискванията за ускоряване на скоростта на азотиране, което значително увеличава то.

2.4. Икономически ползи и енергоспестяване на азотирането на редкоземни азоти

Използвайки конвенционален процес на азотиране, общолегирана структурна стомана, когато слоят изисква 0.3 мм, времето на задържане обикновено се нуждае от повече от 30 часа. Когато инфилтрационният слой изисква 0.6 мм, времето за запазване на топлината се нуждае от повече от 90 часа. След като към катализатора се добави азотиране на редкоземни азоти, когато нормалната легирана конструкционна стомана изисква 0.3 мм проникващ слой, ако цикличният процес на азотиране на изолационната изолация може да се използва при същите температурни условия, времето на задържане ще бъде само 14 часа. В сравнение с конвенционалната технология за азотиране, времето за запазване на топлината е 16 часа по -кратко и се спестява 53% от времето. Следователно, той може да спести 40%от електроенергията, да намали консумацията на амоняк с около 35%и да намали емисиите на отработени газове с около 35%. Когато проникващият слой изисква 0.6 мм, времето за запазване на топлината може да се съкрати с около 40%.

Китай е голяма държава за производство на машини, с хиляди компании, използващи азотиране на газ, основно в производството на металорежещи машини, пренос на вятърна енергия, космическо оборудване, производство на мухъл и други индустрии. Смята се, че 3000 азотни пещи от ямен тип (изчислени при 75kW) ще работят 100 пъти годишно, а всяко включване за 25 часа ще консумира 5.625 × 108kW • h електроенергия годишно. Използването на редкоземен проникващ агент може да увеличи скоростта на проникване с 40%и да спести електроенергия с 2.250 × 108kW • h, което е еквивалентно на 90,000 2 тона стандартни въглища и да намали емисиите на CO80,000 с XNUMX XNUMX тона. Следователно, ако цялата индустрия възприеме технологията за инфилтрация на редкоземни материали в процеса на азотиране, това ще има по -добър ефект на „спестяване на енергия и намаляване на емисиите“.

3. Развитие на технологията за азотиране на редкоземни земи

3.1. Значението на азотирането на редкоземни азоти

През последните години, с общото покачване на световните цени на енергията, икономическото развитие на Китай е изправено пред огромни предизвикателства. Поради тази причина тя предложи да се създаде иновативна и енергоспестяваща държава и да се постигне целта за устойчиво икономическо развитие, и издаде съответните мерки за намаляване на потреблението на енергия, икономия на енергия и намаляване на емисиите. И свързаните с тях политики за постигане на ефективно удължаване на живота. Според предварителното изпитване на процеса на азотиране на редкоземни атоми, може да се знае, че инфилтрацията, катализирана от редкоземни вещества, може значително да съкрати времето за газово азотиране и да покаже различни катализирани ефекти за различните стоманени материали, обикновено може да бъде съкратена с около 30% до 60 %, а повърхностната твърдост също е ниска. В сравнение с традиционното азотиране, той може да увеличи 50 ～ 150HV. Предварителните изчисления показват, че използването на тази технология значително ще намали консумацията на електроенергия, която се очаква да намали консумацията на енергия с 30% до 40%, да намали емисиите на азотни отпадъчни газове, да съкрати работното време и да подобри ефективността на работа. В същото време качеството на стоманените части се подобрява значително, устойчивостта на износване се подобрява значително, устойчивостта на повърхностното износване се подобрява значително, здравината и твърдостта се повишават в определен диапазон и се постига ефективна употреба и дълъг живот . Технологията за азотиране на редки земи ще насърчи развитието на китайския процес на азотиране.

3.2 Перспективи за азотиране на редкоземни азоти

Процесът на азотиране има характеристиките за подобряване на повърхностната твърдост на частите, подобряване на износоустойчивостта на частите и подобряване на корозионната устойчивост и устойчивостта на умора. Може да се използва широко в производството на мухъл и в индустриите за енергийни машини. Азотирането е незаменим процес в механичната обработка, но все още има някои проблеми, които трябва да бъдат решени спешно в процеса на азотиране. Например времето на процеса е твърде дълго. Като вземем 0.5 мм слой като пример, това ще отнеме до 50 часа. Ако се добави спомагателното време, включително изчислението, времето за неговия процес ще достигне 3 до 4 дни. Следователно това ще загуби много човешки часове, консумация на електроенергия и амоняк. Поради тази причина фокусът на бъдещите изследвания върху процеса на азотиране трябва да се съсредоточи върху следните аспекти: един е да се съкрати времето за азотиране; другият е да се задълбочи инфилтрационния слой; третото е да се намали консумацията на енергия; и четвъртият е преминаването към посоката на развитие на зелената икономика.

С оглед на изобилието на редкоземни ресурси в Китай и многото предимства на процеса на азотиране на редкоземните земи, технологичните иновации и насърчаването трябва да се използват, за да се даде пълна възможност на предимствата на ресурсите и технологиите, за да се формират предимства за индустриално развитие и икономически ползи.

Изследователите на материалознанието и технологиите трябва да приемат иновациите и насърчаването на процеса на азотиране на редкоземни азоти като фокус на изследването и да проведат по -задълбочена дискусия за неговите вътрешни закони и механизъм за азотиране. Непрекъснато провеждайте изследванията и разработването на високоефективни редкоземни катализатори и се стремете да реализирате пълната подмяна на конвенционалния процес на азотиране с процеса на азотиране на редкоземни атоми, като по този начин максимизирате ефекта от енергоспестяването, намаляването на емисиите, намаляването на потреблението и ефективността увеличаване и удължаване на живота.

Моля, запазете източника и адреса на тази статия за повторно отпечатване: Състояние на приложението и тенденцията на развитие на процеса на азотиране на редки земни маси

Мингхе Компания за леене на умира са посветени на производството и осигуряват качествени и висококачествени части за леене (обхватът на части за леене на метали включва главно Тънкостенно леене под налягане,Топъл камер Die Casting,Студено камерно леене), Кръгло обслужване (услуга за леене под налягане,Cnc обработка,Изработка на плесени, Повърхностна обработка). Всички персонализирани алуминиеви отливки, леене с магнезий или Zamak / цинк и други отливки са добре дошли да се свържете с нас.

ISO90012015 И ITAF 16949 КАСТИНГ КОМПАНИЯ МАГАЗИН

Под контрола на ISO9001 и TS 16949, всички процеси се извършват чрез стотици усъвършенствани машини за леене под налягане, 5-осни машини и други съоръжения, вариращи от бластери до Ultra Sonic перални машини. Minghe не само разполага с модерно оборудване, но и разполага с професионални екип от опитни инженери, оператори и инспектори, за да реализират дизайна на клиента.

Договорен производител на отливки. Възможностите включват части за леене от алуминий със студена камера от 0.15 lbs. до 6 lbs., настройка за бърза смяна и обработка. Услугите с добавена стойност включват полиране, вибриране, отстраняване на обезкосмяването, струйно взривяване, боядисване, покритие, покритие, монтаж и обработка на инструменти. Материалите, с които се работи, включват сплави като 360, 380, 383 и 413.

ИДЕАЛНИ ЧАСТИ ЗА ЛИВАНЕ НА ЦИНКОВА ЛИЦА В КИТАЙ

Помощ при проектиране на леене на цинк при съпътстващи инженерни услуги Персонализиран производител на прецизни отливки от цинкова матрица. Могат да се произвеждат миниатюрни отливки, отливки под високо налягане, отливки с многоплъзгащи се форми, конвенционални отливки за форми, единични матрици и независими отливки и отливки с кухина Отливките могат да се произвеждат с дължина и ширина до 24 инча в толеранс +/- 0.0005 инча.

ISO 9001 2015 сертифициран производител на магнезиево и плесенно производство

ISO 9001: 2015 сертифициран производител на магнезиево леене под налягане, Възможностите включват магнезиево леене под високо налягане до 200 тона гореща камера и 3000 тона студена камера, дизайн на инструментите, полиране, формоване, обработка, боядисване на прах и течности, пълен QA с CMM възможности , монтаж, опаковане и доставка.

Minghe Casting Допълнително кастинг Услуга - леене за инвестиции и др

Сертифициран по ITAF16949 Включва допълнителна услуга за кастинг инвестиционно леене,пясъчно леене,Гравитационен кастинг, Изливане на пяна леене,Центробежно леене,Вакуумно леене,Постоянно леене на мухъл, .Възможностите включват EDI, инженерна помощ, солидно моделиране и вторична обработка.

Кастинг индустрии Казуси за части за автомобили: Мотори, Самолети, Музикални инструменти, Водни плавателни съдове, Оптични устройства, Сензори, Модели, Електронни устройства, Кутии, Часовници, Машини, Двигатели, Мебели, Бижута, Конзоли, Телеком, Осветление, Медицински изделия, Фотографски устройства, Роботи, скулптури, озвучителна техника, спортна екипировка, инструментална екипировка, играчки и др.