Indurimento dell'azoto

Obiettivo di indurimento dell'azoto per getti e forgiati

Gli obiettivi primari di indurimento dell'azoto sono:

• Durezza superficiale migliorata: per aumentare in modo significativo la durezza superficiale dei componenti, migliorare la resistenza all'usura e ridurre la degradazione superficiale in condizioni di attrito.

• Resistenza alla corrosione: per migliorare la resistenza del materiale alla corrosione e all'ossidazione, che è essenziale nelle industrie che trattano ambienti aggressivi come applicazioni aerospaziali, energetiche e marine.

• Resistenza alla fatica migliorata: per migliorare la resistenza alla fatica delle parti attraverso la creazione di uno strato superficiale temprato che resiste alle crepe e ai guasti a causa del carico ciclico.

• Tenacità del nucleo mantenuta: per preservare la tenacità e la duttilità del materiale del nucleo e rafforzare la superficie, garantire che il componente si esibisca in modo ottimale sia in condizioni di carico statiche che dinamiche.

• Stabilità dimensionale: per evitare cambiamenti dimensionali o distorsione, che lo rende ideale per parti di precisione che richiedono tolleranza strette e finiture superficiali di alta qualità.

Il processo di tempra dell'azoto per getti e forgiati

L'indurimento dell'azoto richiede diversi passaggi chiave che consentono al materiale di ottenere proprietà di superficie migliorate pur mantenendo l'essenza del nucleo:

1. Preparazione:

• La colata o la forgiatura viene pulita a fondo per rimuovere tutti gli oli, gli ossidi o i contaminanti che possono entrare in contatto con il processo di trattamento dell'azoto. Questa pulizia può essere fatta utilizzando agenti detergenti chimici, sabbiatura abrasiva o altri metodi adatti alla geometria del materiale e dei componenti.

2. Atmosfera di nitrurazione:

• Il componente viene posizionato in un forno o in una camera di nitrurazione, dove è esposto a un'atmosfera ricca di azoto. Questa atmosfera contiene in genere ammoniaca (nhterza), che si decompone ad alte temperature per rilasciare gas azoto.

• Gli atomee di azoto si diffondono nella superficie della parte a temperature elevate, in genere tra 500 ° c a 580 ° c (da 932 ° f a 1,076 ° f), a seconda della composizione del materiale e della profondità della cassa richiesta.

3. Processo di diffusione:

• Durante il processo di nitrurazione, gli atomee di azoto si diffondono nella superficie del componente e si combinano con il metallo per formare nitruri duri. Questi nitruri, spesso nitruri di ferro (femenn o fedourn₆), formano uno strato di superficie dura che aumenta in modo significativo la durezza e la resistenza all'usura della parte.

• La profondità di diffusione può essere controllata mediante la regolazione del tempo e della temperatura del processo. In genere, la profondità dello strato nitrurato va da 0.1mm a 0.5mm (da 0.004 pollici a 0.02 pollici), anche se è possibile realizzare casi più profondi per applicazioni specifiche.

4. Raffreddamento:

• Dopo il processo di nitrurazione, la parte viene normalmente raffreddata in aria o in altri ambienti controllati. A differenza di altri metodi di tempra superficiale come la carburazione o l'indurimento a induzione, l'indurimento dell'azoto in genere non richiede tempra o raffreddamento rapido, come il processo di nitrurazione si trasforma in un'uniforme, microstruttura stabile.

5. Post-trattamento:

• In alcuni casi, le parti nitrurate possono essere soggette a un processo di finitura come lucidatura o levigatura leggera per ottenere la finitura e le dimensioni della superficie richieste. Questo è particolarmente importante quando si tratta di parti di precisione o quando l'aspetto della superficie è critico.

Benefici dell'indurimento dell'azoto per getti e forgiati

1. Maggiore durezza superficiale:

• L'indurimento dell'azoto aumenta la durezza superficiale dei getti e dei pezzi fucinati senza incidere sulla tenacità del materiale del nucleo. Questo risultato in un componente resistente all'usura e in grado di resistere a condizioni abrasive, ideale per applicazioni ad alte prestazioni.

2.superior resistenza all'usura e all'abrasione:

• Lo strato superficiale nitrurato fornisce un'eccellente resistenza all'usura, rendendo l'indurimento dell'azoto particolarmente vantaggioso per le parti esposte alle forze di attrito, come ingranaggi, alberi e componenti della valvola. I nitruri duri formati durante il processo funzionano come una barriera contro la degradazione della superficie.

3. Resistenza alla corrosione e all'ossidazione potenziata:

Uno dei principali vantaggi dell'indurimento dell'azoto è la migliore resistenza alla corrosione delle parti trattate. La superficie nitrurata forma uno strato di ossido sottile e stabile che protegge dall'ossidazione e dalla corrosione, rendendo il processo ideale per componenti che funzionano in ambienti aggressivi come i settori aerospaziale, automobilistico, marino ed energetico.

4. Resistenza alla fatica migliorata:

• Il processo di tempra dell'azoto migliora anche la resistenza alla fatica dei getti e dei pezzi fucinati aumentando la durezza della superficie e aumentando una microstruttura più uniforme. Questo è essenziale per componenti soggetti a cicli di stress ripetuti, come ingranaggi, alberi a camme e alberi motore.

5. Bassa distorsione e cambiamenti dimensionali minimi:

• L'indurimento dell'azoto è un processo a bassa temperatura rispetto ad altri metodi di tempra, come la carburazione o la tempra. Questo aiuta a ridurre il rischio di distorsione termica e cambiamenti dimensionali, adattandola in modo particolarmente adatto per parti di precisione con tolleranza stretta.

6. Efficienza energetica:

• L'indurimento dell'azoto è un processo a basso consumo energetico rispetto ad altri metodi di tempra superficiale. Dal momento che non richiede tempra ad alta temperatura o riscaldamento esteso, assorbe meno energia e produce risultati in costi operativi inferiori.

7. Rispettoso dell'ambiente:

• A differenza di alcuni altri metodi di trattamento superficiale, l'indurimento dell'azoto produce emissioni minime ed è più rispettoso dell'ambiente. Il processo utilizza gas azoto, che è abbondante e non tossico, e fornisce un ambiente di produzione più sicuro e sostenibile.

Applicazioni di indurimento dell'azoto per getti e forgiati

L'indurimento dell'azoto è ideale per i componenti nelle industrie in cui elevata durezza superficiale, resistenza all'usura e resistenza alla corrosione sono difficili. Le applicazioni chiave includono:

Industria automobilistica:

Ingranaggi, alberi a camme, alberi motore e componenti della valvola che sono soggetti ad alta usura e stress meccanici.

Componenti che richiedono sia resistenza all'usura che resistenza alla corrosione, come componenti del sistema di alimentazione, parti di sospensione e componenti di trasmissione.

-Generazione di energia e energia:

Parti della turbina a vapore, lame del compressore e componenti della valvola ad alta pressione che funzionano in ambienti termici e meccanici aggressivi.

Strumenti di perforazione, pompe e altre apparecchiature esposte all'usura e ai mezzi corrosivi.

-Marine, petrolio e Gas:

Parti del motore marino, componenti idraulici e altre parti che funzionano in ambienti difficili e corrosivi dove sia la durezza che la resistenza alla corrosione sono vitali.

Attrezzature e valvole sottomarina che richiedono una maggiore resistenza all'usura e protezione dalla corrosione.

Utensili e matrici:

Stampi, matrici e strumenti di stampaggio che richiedono una maggiore resistenza all'usura, in particolare in ambienti ad alta produzione.

Strumenti di lavorazione a freddo e a caldo utilizzati nella formatura di metalli, dove sono essenziali un'elevata durezza superficiale e resistenza alla corrosione.