Глава 3. Азотирование стали

Азотированием стали называется процесс поверхностного насыщения стали азотом. Азотированию подвергают с целью повышения поверхностной твердости, износостойко, усталостной выносливости, теплостойкости и коррозионной стойкости изделий из легированных сталей. По этим параметрам азотированные детали превосходят цементованные, однако из-за повышенной хрупкости азотированный слой плохо противостоит ударным нагрузкам и имеет более низкую контактную выносливость; отсюда детали работают при меньших удельных нагрузках. Из-за большой длительности процесса (до 70 и более часов при глубинах насыщения до 0,4—0,1 мм) применение его экономически обосновано лишь для обработки ответственных изделий: деталей авиадвигателей, дизелей, турбин, приборов, инструмента и т. д.

Кратковременное (до 1—2 ч) азотирование углеродистых сталей применяется только как антикоррозионное взамен гальванопокрытий (никелирование, цинкование и др.).

Для того чтобы разобраться в довольно многообразной технологии азотирования, следует обратиться вначале к диаграмме системы Fe—N, представленной на рис. 16.

Левая часть диаграммы аналогична диаграмме Fe—С, с той лишь разницей, что растворимость азота в азотистом феррите (a-фаза) больше—0,1,% вес. при эвтектоидной температуре 590°С, а содержание азота в азотистом аустените (γ-фаза) при эвтектоидной температуре составляет 2,35%. В системе Fe—N железо образует три нитрида: Fe₄N (g ’-фаза) с узкой областью гомогенности, Fe₂-₃N (ε- фаза) — твердый раствор с широкой областью гомогенности и F₂N (x-фаза).

Рис. 16. Диаграмма состояния Fe—N

Азотистый аустенит с ГЦК решеткой при условиях больших переохлаждении претерпевает сдвиговое мартенситное превращение с образованием a’-фазы с решеткой ОЦТ. Пересыщенный твердый раствор a’-фазы при отпуске сначала распадается на метастабильную a’’-фазу, отвечающую нитриду Fe₁₆N₂, а затем образуется нитрид Fe₄N. Фазы e, g, и a обладают низкой твердостью, a’-фаза достаточно высокой — 700— 800 HV, наиболее ценными свойствами обладает e-фаза, имеющая повышенную сопротивляемость износу и высокую стойкость против коррозии в атмосфере и пресной воде, однако гари высоком содержании азота (10—11%) эта фаза чрезвычайно хрупкая.

Дата добавления: 2015-07-08