Retų žemių azotinimo proceso taikymo būsena ir plėtros tendencijos

Paskelbimo laikas: 07 / 01 2021 Autorius: Svetainės redaktorius Apsilankymas: 12192

Nuo aštuntojo dešimtmečio vidurio kai kurios pavaros, paprastai apdorotos legiruoto plieno karbiuravimo ir gesinimo procesu, reikalauja didesnių stiprumo reikalavimų, taip pat didelės spartos, didelės galios ir aukštų patikimumo reikalavimų. Tačiau plieno forma po karbiuravimo ir gesinimo apdorojimo yra gana didelė, todėl reikia pridėti tolesnius veiksmus, tokius kaip krumpliaračio šlifavimo apdorojimas. Nelengva pasiekti pavarą šlifuojant neinvoliucines pavaras. Be to, spartus aviacijos ir kosmoso pramonės vystymasis pastaraisiais metais taip pat paskatino naudoti didelius tikslumo žiedus ir plonasienes dalis. Šiuo metu šių plieninių dalių paviršiaus apdorojimas dažniausiai vykdo karburizacijos ir gesinimo procesą, kuris taip pat turi problemų dėl galutinio apdirbimo ir formavimo bei didelių deformacijų po gesinimo. Palyginus su karbiurizuotu ruošiniu, ruošinys po nitridavimo turi mažiau deformacijų, o tai gali geriau išspręsti minėtas problemas.

Kaip du dažniausiai pasitaikantys paviršiaus kietinimo terminio apdorojimo procesai, nitridinimas ir karbiuravimas turi savo privalumų. Nitriduojančio sluoksnio atsparumas dilimui yra geresnis nei karburuoto sluoksnio, o kietumas yra didesnis, tačiau proceso ciklas yra ilgesnis nei karburuoto sluoksnio. Nitriduojantis sluoksnis yra seklesnis už karbiuruotą sluoksnį (0.3 ～ 0.5 mm), o guolių ir smūgio apkrova yra gana silpna. . Eksperimentiniai tyrimai parodė, kad gilus nitridinimas (> 0.55 mm) gali iš dalies pakeisti angliarūgštinimo procesą, taip pat gali veiksmingai pagerinti karbiuruoto sluoksnio atsparumą smūgiams ir laikomąją galią.

Kadangi cheminiai terminiai apdorojimai buvo taikomi retųjų žemių, mokslininkai namuose ir užsienyje atliko daug tyrimų apie retųjų žemių vaidmenį nitrinimo procese ir pasiekė puikių rezultatų. Tai yra, retų žemių pridėjimas azotinimo procese gali veiksmingai padidinti infiltracijos sluoksnio infiltracijos greitį ir kietumą. , Padaro infiltracijos sluoksnį storesnį ir pagerina struktūrą, tokiu būdu atliekant dvigubą katalizės ir mikro lydinio vaidmenį. Retųjų žemių nitrinimo technologijos plėtra priklauso nuo jo paties ypatybių, tai yra, dėl unikalios elektroninio sluoksnio struktūros jis turi stiprų cheminį aktyvumą.

Retų žemių elementų įtraukimas į azotinimo procesą turi daug privalumų: pirma, tai gali pagreitinti nitridavimą; antra, tai gali veiksmingai sumažinti azoto susidarymo temperatūrą; trečia, tai gali labai pailginti įrangos ir ruošinio armatūros tarnavimo laiką; ketvirta, tai gali pagerinti dalių lenkimo nuovargį, kontaktinio nuovargio stiprumą ir atsparumą nusidėvėjimui ir kt. Todėl Kinijos pavarų azotavimo metu retųjų žemių elementų įvedimas į cheminį terminio apdorojimo procesą pagerino procesą ir labai pagerino produkto kokybę, taip anksti integruojantis į tarptautinius standartus ir didinant tarptautinį konkurencingumą.

1. Įprasto azotinimo proceso taikymo būklė

Nitridinimas yra plačiai naudojama paviršiaus cheminio terminio apdorojimo technologija. Nitrinimo proceso tikslas yra gauti didesnį paviršiaus kietumą, iš esmės nekeičiant jo paties savybių ir ruošinio dydžio, ir tuo pačiu metu jis gali pagerinti atsparumą dilimui ir padidinti nuovargio tarnavimo laiką. . Kaip ir kiti cheminiai terminio apdorojimo procesai, azotinimo procesas apima nitridavimo terpės skilimą, reakciją nitrinimo agente, difuziją, fazės sąveikos reakciją, infiltruoto azoto elemento difuziją geležyje ir nitridų susidarymą. Remiantis Fe-N lydinio fazių diagrama, nitridavimo temperatūra paprastai yra žemesnė nei 590 ° C (azoto eutektoidinė temperatūra), o nitriduojantis sluoksnis formuoja ε fazę ir α fazę nuo paviršiaus į vidų. Kadangi azoto atomų difuzijos greitis epsilono fazėje yra lėtiausias, susidarius azotinimo sluoksniui, epsilono fazė veiks kaip barjeras, trukdantis vidinei azoto atomų difuzijai. Todėl normaliomis aplinkybėmis tam tikrą laiką azotinimo sluoksnio augimo greitis žymiai sumažės.
Retųjų žemių nitrinimo procesas

2.1 Retųjų žemių nitrinimo mechanizmas

Reta žemė yra bendrinis terminas, reiškiantis 17 elementų, įskaitant lantanido elementus, skandį (Sc) ir itriumą (Y). Šie retųjų žemių elementai yra gana aktyvūs ir yra tarp magnio (Mg) ir aliuminio (Al). Dėl savo unikalių savybių jis plačiai naudojamas daugelyje sričių. Taip pat dėl šių savybių jis gali būti naudojamas kaip terminio apdorojimo greitintuvas ir cheminis terminis apdorojimas. Cheminio terminio apdorojimo metu lantanas (La) ir ceris (Ce) dažnai yra pagrindiniai elementai, nes jie turi 4f elektroninio sluoksnio struktūrą ir stiprų cheminį elektronegatyvumą, pvz., Cerijus (Ce) -2.48, lantanas (La) -2.52, todėl , jo cheminės savybės yra gana aktyvios, o tai savo ruožtu leidžia sukurti geresnę cheminę sinergiją su įvairiais nemetalais. Harbino technologijos instituto mokslininkai mano, kad reti plieno elementai, turintys ypatingą elektroninę struktūrą ir cheminį aktyvumą, gali prasiskverbti į plieno dalių paviršių. Daugelio privalumų priežastis yra ta, kad kai retųjų žemių elementas prasiskverbia į plieno paviršių, atomo spindulys yra apie 40% didesnis nei geležies atomo, o tai sukels aplinkinių geležies atomų gardelių iškraipymą, kuris posūkis padidina defekto tankį, ty iškraipymas sukuria daugiau naujų. Krištolo defektai yra palankūs azoto atomų adsorbcijai ir difuzijai, todėl iškraipymo zonoje praturtėja intersticiniai atomai. Po to, kai retųjų žemių elementas prasiskverbia į plieninės dalies paviršių, per trumpą laiką ant plieno dalies paviršiaus susidarys didelė azoto koncentracija, tokiu būdu susidarantis dideliam azoto potencialui ir koncentracijos gradientui, dėl kurio azoto atomai difunduos į vidų greitai, todėl cheminio terminio apdorojimo procesas tampa akivaizdus. Pagreitinkite ir patikslinkite infiltruoto sluoksnio struktūrą ir pagerinkite infiltruoto sluoksnio veikimą.

Autorius mano, kad reikšmingą retųjų žemių nitrinimo greičio padidėjimą lemia šios priežastys:

Dėl retų žemių elementų įsiskverbimo dauginasi defekto tankis, padidėja difuzijos srautas J, o azoto atomų perdavimo koeficientas labai padidėja.
Retų žemių elementų įsiskverbimas sukelia paviršiaus Fe atomų gardelių iškraipymą, kuris padidina paviršiaus energiją, tuo padidindamas tarpinių N atomų sugavimo adsorbcijos energiją.
Didelio skaičiaus N atomų prisodrinimas iškraipymo zonoje padidina azoto koncentracijos skirtumą, padidina cheminę energiją ir pagreitina difuzijos greitį.

2.2. Retųjų žemių nitrinimo savybės

Retųjų žemių katalizinis poveikis azotinimo metu yra daug didesnis nei karbiuruojančio poveikio, kuris yra svarbi retųjų žemių nitrinimo savybė. Priežastis ta, kad nitridavimo temperatūra paprastai būna α-Fe fazės zonoje, o retųjų žemių elementų atsparumas infiltracijai šioje fazės zonoje yra daug mažesnis nei γ-Fe fazės zonoje; be to, retųjų žemių infiltracijos kiekis taip pat yra pagrindinis veiksnys, turintis įtakos infiltracijos efektui. . Paprastai tariant, didelis infiltracijos kiekis turi geresnį infiltracijos efektą, o retųjų žemių infiltracijos kiekis nitrinant yra didesnis nei karburizuojant, todėl infiltracijos efektas nitrinant yra geresnis.

Nitrido pasiskirstymas ir morfologija azotinimo sluoksnyje yra raktas į nitriduojančio sluoksnio kietumą. Kai nitridas išsisklaido ir pasiskirsto, kietumas yra didesnis, priešingai, kietumas yra mažesnis. Įprastinio nitrinimo proceso metu paprastai susidaro dribsnių nitridas, o nitridas yra koherentinis arba pusiau koherentiškas su pradine faze. Kylant temperatūrai nitridai toliau kaupiasi ir didėja, tirpsta nuo pirminės fazės, o kietumas smarkiai krenta.

Retųjų žemių nitrinimo procese dėl retų žemių įsiskverbimo nitridas būna disperguotas ir netolygus pasiskirstymo būsena, todėl laisva energija staigiai pakyla ir tampa intersticinių N atomų spąstais. Tuo pačiu metu gali susidaryti metastabili „Cottrell“ oro masė, kuri gali sumažinti ten esančią energiją. Norint susidaryti nitridams, retųjų žemių elementai yra pagrindiniai, o jų pasiskirstymas smulkiai išsisklaido. Tuo pačiu metu jis taip pat sukelia difuzinį beveik sferinį nuosėdą, taip išvengiant į veną panašios struktūros susidarymo ir taip pat išvengiant nitrido atskyrimo palei grūdų ribą. Be to, esant tam tikram temperatūros diapazonui, nitrido morfologija ir jo pasiskirstymas nesikeis. Palyginti su įprasta nitridinimo technologija, retųjų žemių nitrinimo technologija padidina nitrido sluoksnio kietumą, o trapumą galima išlaikyti 0 ~ 1 lygyje.

2.3. Retųjų žemių nitrinimo proceso reikalavimai

Retų žemių nitrinimas pasižymi didesniu azoto oksido sluoksnio kietumu. Remiantis šia charakteristika, nitrinimo temperatūra gali būti padidinta nuo 10 iki 20 ° C, taip efektyviau skatinant azotinimo normos padidėjimą. Remiantis daugybės eksperimentų rezultatais, galima pastebėti, kad esant vienodai temperatūrai, retųjų žemių nitrinimas infiltracijos greitį gali padidinti tik nuo 15% iki 20%, tačiau padidinus temperatūrą 20 ° C, infiltracijos greitis gali būti labai padidinta. Tuo pačiu metu, panašiai kaip įprasta azoto pašalinimo technologija, retųjų žemių nitrinimas turi kontroliuoti amoniako skilimo greitį protrūkio srityje, t. Y. Pradiniame etape turėtų būti naudojamas didesnis azoto potencialas (Np), o po to palaipsniui mažinamas. Paprastai naudojamas dviejų galų kontroliuojamos atmosferos nitrinimo procesas su kintama temperatūra ir kintamu nitrinimo potencialu, o amoniako skilimo greitis pradiniame etape yra sumažintas, o azoto potencialas padidinamas, kad atitiktų pagreitinto nitrinimo greičio reikalavimus, o tai labai padidėja. tai.

2.4. Ekonominė retųjų žemių nitrinimo nauda ir energijos taupymas

Naudojant įprastą azotinimo procesą, iš legiruoto konstrukcinio plieno, kai sluoksniui reikia 0.3 mm, laikymo trukmė paprastai trunka daugiau nei 30 valandų. Kai infiltraciniam sluoksniui reikia 0.6 mm, šilumos išsaugojimo trukmei reikia daugiau nei 90 val. Po to, kai į katalizatorių įpilama retųjų žemių nitrinimo, kai normaliam legiruotam konstrukciniam plienui reikalingas 0.3 mm infiltracinis sluoksnis, jei ciklinę šildymo izoliacijos nitrinimo procesą galima naudoti esant vienodoms temperatūros sąlygoms, laikymo laikas bus tik 14 valandų. Palyginti su įprasta azotinimo technologija, šilumos išsaugojimo laikas yra 16 valandų trumpesnis ir sutaupoma 53% laiko. Todėl tai gali sutaupyti 40% elektros energijos, amoniako suvartojimą sumažinti maždaug 35% ir išmetamųjų dujų išmetimą maždaug 35%. Kai prasiskverbimo sluoksniui reikia 0.6 mm, šilumos išsaugojimo laiką galima sutrumpinti apie 40%.

Kinija yra pagrindinė mašinų gamybos šalis, kurioje tūkstančiai įmonių naudoja dujų nitridą, daugiausia staklių gamyboje, vėjo energijos perdavimo, aviacijos ir kosminės įrangos, liejimo formų gamybos ir kitose pramonės šakose. Apskaičiuota, kad 3000 duobių tipo azotinimo krosnių (skaičiuojant 75 kW) bus eksploatuojamos 100 kartų per metus, o kiekvieną kartą įjungus 25 valandas, kasmet suvartos 5.625 × 108 kW / h elektros energijos. Naudojant retųjų žemių pralaidumo medžiagą, skvarbos greitis gali padidėti 40%, o elektros energija sutaupoma 2.250 × 108kW • h. Tai atitinka 90,000 2 tonų standartinių anglių ir sumažina išmetamo CO80,000 kiekį XNUMX XNUMX tonų. Todėl, jei nitridinimo procese visa pramonė pritaikys retųjų žemių infiltracijos technologiją, tai turės geresnį „energijos taupymo ir išmetamųjų teršalų mažinimo“ efektą.

3. Retųjų žemių nitrinimo technologijos plėtra

3.1. Retųjų žemių nitrinimo svarba

Pastaraisiais metais, didėjant pasaulinėms energijos kainoms, Kinijos ekonominė plėtra susiduria su didžiuliais iššūkiais. Dėl šios priežasties ji pasiūlė įsteigti inovatyvią ir energiją taupančią šalį ir pasiekti tvaraus ekonominio vystymosi tikslą bei išleido atitinkamas priemones energijos vartojimui, energijos taupymui ir išmetamųjų teršalų mažinimui. Ir su ja susijusi politika siekiant efektyviai pratęsti gyvenimą. Remiantis preliminariu retųjų žemių nitrinimo proceso bandymu, gali būti žinoma, kad retųjų žemių katalizuojamas infiltravimas gali labai sutrumpinti dujų nitrinimo laiką ir parodyti skirtingą katalizuojamą poveikį įvairioms plieno medžiagoms, paprastai jis gali būti sutrumpintas maždaug nuo 30% iki 60 %, o paviršiaus kietumas taip pat yra mažas. Palyginti su tradiciniu nitridavimu, jis gali padidėti 50 ～ 150HV. Preliminarūs skaičiavimai rodo, kad naudojant šią technologiją energijos suvartojimas labai sumažės, todėl tikimasi, kad elektros energijos suvartojimas sumažės nuo 30 iki 40%, sumažės azotinių azoto dujų išmetimo, sutrumpės darbo laikas ir pagerės darbo efektyvumas. Tuo pačiu metu labai pagerėja plieno dalių kokybė, labai padidėja atsparumas dilimui, paviršiaus atsparumas dilimui, stiprumas ir kietumas padidėja tam tikrame diapazone ir efektyvus naudojimas bei ilgas tarnavimo laikas . Retųjų žemių nitrinimo technologija paskatins Kinijos azoto pašalinimo proceso plėtrą.

3.2 Retųjų žemių nitrinimo perspektyvos

Nitrinimo procesas pasižymi savybėmis pagerinti dalių paviršiaus kietumą, pagerinti dalių atsparumą dilimui, pagerinti atsparumą korozijai ir atsparumą nuovargiui. Jis gali būti plačiai naudojamas pelėsių gamyboje ir elektrinių mašinų pramonėje. Nitridinimas yra nepakeičiamas mechaninio apdorojimo procesas, tačiau vis dar yra keletas problemų, kurias reikia skubiai išspręsti azotinimo procese. Pavyzdžiui, proceso laikas yra per ilgas. Atsižvelgiant į pavyzdį 0.5 mm sluoksnį, tai užtruks net 50 valandų. Jei pridedamas pagalbinis laikas, įskaitant skaičiavimą, jo proceso laikas sieks 3–4 dienas. Todėl sugaišite daug darbo valandų, sunaudosite elektros energiją ir amoniaką. Dėl šios priežasties būsimieji tyrimai dėl nitridavimo proceso turėtų būti sutelkti į šiuos aspektus: vienas yra sutrumpinti nitrinimo laiką; kitas - gilinti infiltracijos sluoksnį; trečiasis yra sumažinti energijos suvartojimą; ketvirtasis - pereiti prie ekologiškos ekonomikos vystymo krypties.

Atsižvelgiant į gausius Kinijos retųjų žemių išteklius ir daugybę retųjų žemių nitrinimo proceso pranašumų, reikėtų naudoti technologines naujoves ir reklamą, kad būtų galima visapusiškai panaudoti išteklių ir technologijų pranašumus, kad būtų suformuoti pramonės plėtros pranašumai ir ekonominė nauda.

Medžiagų mokslo ir technologijų tyrinėtojai turėtų sutelkti dėmesį į retųjų žemių nitrinimo proceso naujoves ir skatinimą, taip pat nuodugniau diskutuoti apie jo vidaus įstatymus ir nitridavimo mechanizmą. Nuolat vykdykite didelio efektyvumo retųjų žemių katalizatorių tyrimus ir plėtrą bei siekite, kad įprastas nitridavimo procesas būtų visiškai pakeistas retųjų žemių nitrinimo procesu, taip maksimaliai padidinant energijos taupymo, išmetamų teršalų kiekio mažinimo, vartojimo mažinimo ir efektyvumo efektus. pailgėti ir pratęsti gyvenimą.

Prašome pasilikti šio straipsnio šaltinį ir adresą perspausdinti: Retų žemių azotinimo proceso taikymo būsena ir plėtros tendencijos

Minghe „Die Casting Company“ yra skirti gaminti ir teikti kokybiškas ir aukštos kokybės liejimo dalis (metalinės liejimo dalys daugiausia apima Plonų sienų liejimas,Karšto kameros liejimas,Šaltojo kameros liejimas), Apvali paslauga (liejimo paslauga,CNC apdirbimas,Liejimo gamyba, Paviršiaus apdorojimas). Kviečiame susisiekti su bet kokiu aliuminio liejimu, magnio arba Zamak / cinko liejimu ir kitais liejimo reikalavimais.

ISO90012015 IR ITAF 16949 liejimo įmonės parduotuvė

Visi procesai, kontroliuojami ISO9001 ir TS 16949, atliekami naudojant šimtus pažangių liejimo mašinų, 5 ašių mašinų ir kitų įrenginių, pradedant sprogdintuvais ir baigiant „Ultra Sonic“ skalbimo mašinomis. „Minghe“ turi ne tik pažangią įrangą, bet ir turi profesionalias patyrusių inžinierių, operatorių ir inspektorių komanda, kad kliento dizainas būtų įgyvendintas.

PATIKRUS ALUMINIO MIRTIMAS SU ISO90012015

Sutartinis liejinių gamintojas. Galimybės apima šalto kameros aliuminio liejimo dalis nuo 0.15 svarų. iki 6 svarų, greito keitimo nustatymas ir apdirbimas. Pridėtinės vertės paslaugos apima poliravimą, vibravimą, pašalinimą iš šiukšlių, sprogdinimą, dažymą, dengimą dengimu, surinkimą ir įrankius. Medžiagos, su kuriomis dirbta, apima tokius lydinius kaip 360, 380, 383 ir 413.

Cinko liejimo projektavimo pagalba / gretutinės inžinerijos paslaugos. Pasirinktinis tiksliųjų cinko liejinių gamintojas. Gali būti gaminami miniatiūriniai liejiniai, aukšto slėgio liejiniai, daugialypiai liejimo liejiniai, įprasti liejiniai, vienetiniai ir nepriklausomi liejiniai bei ertmėje užklijuoti liejiniai. Liejiniai gali būti gaminami ilgio ir pločio iki 24 colių +/- 0.0005 colio tolerancijos.

ISO 9001 2015 sertifikuotas liejinio magnio ir pelėsių gamintojas

ISO 9001: 2015 sertifikuotas liejinio magnio gamintojas. Galimybės apima aukšto slėgio magnio liejimą iki 200 tonų karšto kameros ir 3000 tonų šaltos kameros, įrankių dizainą, poliravimą, liejimą, apdirbimą, miltelinį ir skystą dažymą, pilną kokybės užtikrinimą su CMM galimybėmis , surinkimas, pakavimas ir pristatymas.

„Minghe Casting“ papildoma liejimo paslauga - investicinis liejimas ir kt

ITAF16949 sertifikuota. Papildoma liejimo paslauga investavimo liejimas,smėlio liejimas,Gravitacinis liejimas, Prarastas putų liejimas,Išcentrinis liejimas,Vakuuminis liejimas,Nuolatinis liejimasGalimybės apima EDI, inžinerinę pagalbą, patikimą modeliavimą ir antrinį apdorojimą.

Liejimo pramonė Automobilių, dviračių, orlaivių, muzikos instrumentų, vandens transporto priemonių, optinių prietaisų, jutiklių, modelių, elektroninių prietaisų, gaubtų, laikrodžių, mašinų, variklių, baldų, papuošalų, jigų, telekomunikacijų, apšvietimo, medicinos prietaisų, fotografijos prietaisų, fotografijos, Robotai, skulptūros, garso įranga, sporto įranga, įrankiai, žaislai ir kt.