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氮化

氮化

制造商今天经常寻求硬化钢和铁零件的外部,以提高强度和抗断裂性能。经过这种“表面硬化”的组件将保持更柔软、更柔韧的核心,同时显示出更强的耐磨性。

零部件生产商开发了各种方法来实现表面硬化。热门技术包括感应硬化,渗碳和氮化。后一种方法涉及使用高温来帮助弥漫氮原子穿过工件的外层。氮在钢表面上的沉积提供了一种具有成本效益的方法来利用易于访问,廉价的资源来增强金属部件。

氮化过程

在氮化过程中,氮原子在低碳钢部分的表面上扩散。该沉积材料有助于形成外氮化物层,其在足够高的温度下有助于壳体硬化。

氮在特定的温度范围内溶入铁水和钢合金的表面。氮化物也形成在外部,并协助形成表面硬化的外层。这种转变将导致金属表面变得更脆;硬化的金属部分更有效地抗剥落、磨损、腐蚀和磨损。

氮化方法

今天制造商主要依赖于三种不同的方法实现氮化。特定方法的选择在很大程度上取决于制造商,钢合金和金属部件的预期目的。

气体氮化

也被称为“氨氮化”,制造商自20世纪20年代以来一直依赖这种方法对钢进行表面硬化。

处理细节

制造商将在高温下将金属部件的表面暴露在含氮气体中。生产设备通常利用氨气,一种廉价的富氮气体来实现这一目的。

好处

通过仔细控制环境因素,例如所涉及的气体的流速和炉子的温度,今天的公司可以准确地确定可用氮的量,并通过一些精确度控制氮化过程。该方法目前允许非常成本有效地氮化大量的零件。但是,制造商需要密切监控生产过程以防止爆炸。金属部件的清洁度也影响气体氮化的有效性;油性或油腻的表面阻碍了氮气的扩散到金属中。

例子

20世纪30年代,德国的制造商使用氨氮法开发了各种不同等级的“氮化钢”。该工艺通过提供硬化、耐腐蚀的金属,在建筑、金属制造和运输行业中发挥了重要作用。

盐浴氮化

制造商还可以将金属浸泡在氰化盐或其他富含氮材料的液体浴中。由于这种过程所产生的潜在毒性毒性,盐浴氮化不再在本世纪的普及不再享受,因为它几十年前在美国。使用此过程的制造设施必须控制环境风险。

处理细节

当一部分经历连续曝光到不同的盐浴时,表面硬化制造过程可以与自动化生产环境中的渗碳结合发生。制造商可以完全浸入液体中,确保整个表面的暴露。

好处

这种形式的氮化发生比某种形式的气体氮化。它可以在相当“低科技”的生产设施中出现。

例子

制造商在石油和天然气钻井行业内广泛使用盐浴,以创造硬化管道和钻孔。

等离子体氮化/离子氮化

有时被称为“辉光放电氮化”,他的高科技制造过程依赖于电场以在等离子体状态下产生氮离子。

处理细节

制造商可以通过金属喷涂、焊接或熔覆过程中使用的“热等离子体”,将氮气直接沉积在金属工件的表面。最近,一些公司也开发了非常复杂的“冷等离子体”方法,这种方法在一个专门的低压无氧舱的真空中进行。

好处

这种渗氮技术是最近发展起来的。它提供了许多好处,包括能够在相当接近的容错范围内控制氮化物的沉积。由于生产设备可以利用氮气,该过程发生得很快。经过等离子渗氮处理的零件通常不需要进一步加工。由于制造商可以精确控制表面硬化沉积,等离子渗氮技术有时可以生产非常强的表面硬化钢零件。

例子

今天在航空航天,航空和生物医学行业内发生了许多这项技术的例子。由于等离子体氮化允许受到氮化物的受控沉积,因此它可以产生异常强的金属表面。

应用程序

现代的生产设施对各种工业中使用的钢铁部件进行氮化处理。表面硬化使某些合金和钢能够在运输、航空和航天工业等领域发挥重要作用。枪支制造商也广泛使用这种工艺来硬化武器中的钢部件。

氮化强化金属零件广泛应用于许多工业环境,如凸轮轴,齿轮,阀门和螺钉。这种低成本的工艺在某些情况下也提供了重要的工具表面硬化。

关键优势

氮化过程提供了许多重要的优势。首先,氮化增强了工业钢的成本效益。氮气发生在环境中广泛发生,并且仍然相对便宜。其次,氮化有时使公司能够通过促进更大的耐腐蚀性来扩展金属工具,部件和制造材料的有效寿命。它案例使低碳钢合金免受磨损,裂缝和磨损。第三,氮化增强了钢的表面硬度而不引起脆性内部。


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