Status aplikacije i razvojni trend procesa nitriranja rijetkih zemalja

Od sredine 1980-ih, u proizvodnji, neki zupčanici općenito obrađeni postupkom pocinčavanja i kaljenja od legiranog čelika imaju veće zahtjeve čvrstoće, kao i zahtjeve velike brzine, velike snage i visoke pouzdanosti. Međutim, oblik čelika nakon postupka karburizacije i kaljenja relativno je velik, pa je potrebno dodati sljedeće korake, poput obrade brušenjem zupčanika. Nije lako postići brušenje zupčanika za zupčanike bez involucije. Osim toga, brzi razvoj svemirske industrije posljednjih godina također je potaknuo primjenu velikih preciznih prstenova i dijelova s ​​tankim stijenkama. Trenutno površinska obrada ovih čeličnih dijelova uglavnom usvaja proces karburizacije i kaljenja, koji također ima problem poteškoća u završnoj obradi i oblikovanju te velikih deformacija nakon kaljenja. U usporedbi s karburiziranim obratkom, radni komad nakon nitriranja ima manju deformaciju, što može bolje riješiti gore navedene probleme.

Kao dva najčešća procesa toplinske obrade površinskog očvršćavanja, nitriranje i karburiziranje imaju svoje prednosti. Otpornost na habanje sloja nitriranja je bolja od otpornosti na karburizirani sloj, a tvrdoća je veća, ali je procesni ciklus duži od onog karburiziranog sloja. Nitrirajući sloj je plići od karburiziranog sloja (0.3 ～ 0.5 mm), a nosivost i nosivost su relativno slabi. . Eksperimentalna istraživanja pokazala su da tretman dubokim nitriranjem (> 0.55 mm) može djelomično zamijeniti proces karburiziranja, a također može učinkovito poboljšati otpornost na udarce i nosivost sloja karburiziranog sloja.

Budući da su rijetke zemlje primijenjene za kemijsku toplinsku obradu, naučnici u zemlji i inozemstvu proveli su mnoga istraživanja o ulozi rijetkih zemalja u procesu nitriranja i postigli zapažene rezultate. Odnosno, dodavanje rijetkih zemalja u procesu nitriranja može učinkovito povećati brzinu infiltracije i tvrdoću infiltracijskog sloja. , Čini infiltracijski sloj debljim i poboljšava strukturu, imajući tako dvostruku ulogu katalize i mikrolegiranja. Razvoj tehnologije nitriranja rijetkih zemalja ovisi o njezinim karakteristikama, odnosno, jedinstvena elektronička struktura sloja čini je snažnom kemijskom aktivnošću.

Dodavanje elemenata rijetke zemlje u proces nitriranja ima mnoge prednosti: prvo, može ubrzati nitriranje; drugo, može efikasno smanjiti temperaturu nitriranja; treće, može uvelike produžiti vijek trajanja opreme i pribora za obradak; četvrto, može poboljšati zamor dijelova pri savijanju, kontaktnu čvrstoću na zamor i otpornost na habanje itd. Stoga je u kineskom zupčaniku zupčanika uvođenje rijetkih zemljanih elemenata u proces kemijske toplinske obrade poboljšalo proces na novu razinu i uvelike poboljšalo kvalitetu proizvoda, čime se postiže rana integracija sa međunarodnim standardima i povećava međunarodna konkurentnost.

1. Status primjene konvencionalnog procesa nitriranja

Nitriranje je široko korištena tehnologija površinske kemijske toplinske obrade. Svrha procesa nitriranja je postizanje veće površinske tvrdoće bez suštinske promjene vlastitih svojstava i veličine obratka, a istovremeno može poboljšati otpornost na trošenje i povećati vijek trajanja. . Kao i drugi postupci kemijske toplinske obrade, proces nitriranja uključuje razgradnju nitrirajućeg medija, reakciju u nitrirajućem sredstvu, difuziju, faznu reakciju, difuziju infiltriranog dušikovog elementa u željezo i stvaranje nitrida. Prema faznom dijagramu legure Fe-N, temperatura nitriranja općenito je niža od 590 ° C (eutektoidna temperatura dušika), a sloj nitriranja tvori ε fazu i α fazu od površine prema unutra. Budući da je brzina difuzije atoma dušika u epsilon fazi najsporija, nakon formiranja nitrirajućeg sloja, faza epsilona će djelovati kao barijera koja ometa unutrašnju difuziju atoma dušika. Stoga će se u normalnim okolnostima brzina rasta sloja nitriranja značajno smanjiti nakon nitriranja u određenom vremenskom periodu.
Postupak nitriranja rijetkih zemalja

2.1 Mehanizam nitriranja rijetkih zemalja

Rijetka zemlja je skupni izraz za 17 elemenata, uključujući lantanidne elemente i skandij (Sc) i itrij (Y). Ovi rijetki zemni elementi relativno su aktivni i nalaze se između magnezija (Mg) i aluminija (Al). Zbog svojih jedinstvenih karakteristika, naširoko se koristi u mnogim poljima. Zbog ovih karakteristika može se koristiti i kao ubrzivač toplinske obrade i koristiti u kemijskoj toplinskoj obradi. U kemijskoj toplinskoj obradi, lantan (La) i cerij (Ce) često su glavni elementi jer imaju strukturu elektronskog sloja od 4f i jaku kemijsku elektronegativnost, poput cerija (Ce) -2.48, lantana (La) -2.52, stoga , njegova kemijska svojstva su relativno aktivna, što mu zauzvrat omogućuje da proizvodi bolju kemijsku sinergiju s raznim nemetalima. Naučnici sa Harbinskog tehnološkog instituta vjeruju da elementi rijetke zemlje sa posebnom elektronskom strukturom i hemijskom aktivnošću mogu prodrijeti u površinu čeličnih dijelova. Razlog brojnim prednostima je taj što nakon što element rijetke zemlje prodre u površinu čelika, atomski radijus je za oko 40% veći od radijusa atoma željeza, što će uzrokovati izobličenje okolne rešetke atoma željeza, što u okret povećava gustoću defekata, odnosno izobličenje proizvodi više novih. Kristalni defekti pogoduju adsorpciji i difuziji atoma dušika, tako da su međuprostorni atomi obogaćeni u zoni izobličenja. Nakon što element rijetke zemlje prodre u površinu čeličnog dijela, on će u kratkom vremenu stvoriti visoku koncentraciju dušika na površini čeličnog dijela, stvarajući tako veliki potencijal dušika i gradijent koncentracije, zbog čega se atomi dušika difundiraju prema unutra brzo, čineći proces kemijske toplinske obrade očiglednim Ubrzajte i poboljšajte strukturu infiltriranog sloja i poboljšajte performanse infiltriranog sloja.

Autor smatra da je značajno povećanje stope nitriranja rijetkih zemalja uglavnom posljedica sljedećih razloga:

• Infiltracija elemenata rijetke zemlje uzrokuje proliferaciju gustoće defekata, difuzijski tok J se povećava, a koeficijent prijenosa atoma dušika uvelike raste.
• Infiltracija rijetkih zemljanih elemenata izaziva izobličenje površinske atome mreže, što povećava površinsku energiju, čime se povećava energija adsorpcije hvatanja intersticijskih atoma N.
• Obogaćivanje velikog broja atoma N u zoni izobličenja povećava razliku koncentracije dušika, povećava kemijsku energiju i ubrzava brzinu difuzije.

2.2. Karakteristike nitriranja rijetkih zemalja

Katalitički učinak rijetke zemlje tijekom nitriranja mnogo je veći od učinka karburizacije, što je važna karakteristika nitriranja rijetkih zemalja. Razlog je taj što je temperatura nitriranja obično u zoni α-Fe faze, a otpornost na infiltraciju rijetkih zemljanih elemenata u ovoj faznoj zoni mnogo je manja od one u zoni γ-Fe faze; osim toga, količina infiltracije rijetkih zemalja također je glavni faktor koji utječe na efekt infiltracije. . Uopšteno govoreći, velika količina infiltracije ima bolji efekat infiltracije, a količina infiltracije rijetkih zemalja tokom nitriranja je veća od one tokom karburizacije, pa je efekat infiltracije tokom nitriranja bolji.

Raspodjela i morfologija nitrida u nitrirajućem sloju ključni su za tvrdoću nitrirajućeg sloja. Kada se nitrid rasprši i distribuira, tvrdoća je veća, naprotiv, tvrdoća je niža. U konvencionalnom procesu nitriranja, pahuljasti nitrid se općenito proizvodi, a nitrid je koherentan ili polukoherentan s matičnom fazom. Kako temperatura raste, nitridi se nastavljaju akumulirati i postaju veći, desolubiliziraju se iz roditeljske faze, a tvrdoća naglo pada.

U procesu nitriranja rijetkih zemalja, infiltracija rijetkih zemalja čini nitrid disperziranim i neravnomjernim distribucijskim stanjem, tako da se slobodna energija naglo povećava i postaje zamka za intersticijske atome N. U isto vrijeme može se formirati metastabilna Cottrell zračna masa koja može smanjiti tamošnju energiju. Formiranje nitrida za jezgru uzima elemente rijetke zemlje, a njihova se distribucija fino raspršuje. U isto vrijeme, on također predstavlja difuzne kvazi-sferne oborine, čime se izbjegava stvaranje strukture slične žilicama, a također i izbjegava segregacija nitrida duž granice zrna. Osim toga, unutar određenog temperaturnog raspona, morfologija nitrida se neće promijeniti, niti će se promijeniti njegova distribucija. U usporedbi s konvencionalnom tehnologijom nitriranja, tehnologija nitriranja rijetkih zemalja čini tvrdoću nitridnog sloja većom i krhkost se može održati na 0 ~ Nivo 1.

2.3. Zahtjevi procesa nitriranja rijetkih zemalja

Nitriranje rijetkih zemalja ima karakteristiku veće tvrdoće sloja nitriranja. Prema ovoj karakteristici, temperatura nitriranja može se povećati za 10 do 20 ° C, čime se učinkovitije potiče povećanje brzine nitriranja. Prema rezultatima velikog broja eksperimenata, može se otkriti da s istom temperaturom, nitriranje rijetkih zemalja može samo povećati brzinu infiltracije za 15% do 20%, ali nakon povećanja temperature za 20 ° C, stopa infiltracije može se značajno povećati. U isto vrijeme, slično konvencionalnoj tehnologiji nitriranja, nitriranje rijetkih zemalja mora kontrolirati brzinu razgradnje amonijaka nitriranja u razumnom rasponu, odnosno, u početnoj fazi treba koristiti veći potencijal dušika (Np), a zatim ga postupno smanjivati. Općenito, usvaja se proces nitriranja s dvije strane s kontroliranom atmosferom s promjenjivom temperaturom i promjenjivim potencijalom nitriranja, a brzina razgradnje amonijaka se smanjuje u početnoj fazi, a potencijal dušika povećava kako bi se ispunili zahtjevi ubrzanja brzine nitriranja, što uvelike povećava to.

2.4. Ekonomske koristi i ušteda energije kod nitriranja rijetkih zemalja

Koristeći konvencionalni postupak nitriranja, općenito legirani konstrukcijski čelik, kada sloju treba 0.3 mm, vrijeme držanja općenito treba više od 30 sati. Kada infiltracijski sloj zahtijeva 0.6 mm, vrijeme očuvanja topline treba više od 90 sati. Nakon dodavanja nitriranja rijetkih zemalja u katalizator, kada je za uobičajeni legirani konstrukcijski čelik potreban infiltracijski sloj od 0.3 mm, ako se ciklički postupak nitriranja izolacije grijanja može koristiti pod istim temperaturnim uvjetima, vrijeme zadržavanja bit će samo 14 sati. U usporedbi s konvencionalnom tehnologijom nitriranja, vrijeme očuvanja topline je 16 sati kraće i štedi se 53% vremena. Stoga može uštedjeti 40%električne energije, smanjiti potrošnju amonijaka za oko 35%i smanjiti emisiju ispušnih plinova za oko 35%. Kada penetracijski sloj zahtijeva 0.6 mm, vrijeme očuvanja topline može se skratiti za oko 40%.

Kina je velika zemlja za proizvodnju mašina, sa hiljadama kompanija koje koriste nitriranje gasa, uglavnom u proizvodnji alatnih mašina, prenosu energije vjetra, vazduhoplovnoj opremi, proizvodnji kalupa i drugim industrijama. Procjenjuje se da će 3000 nitriranih peći jamskog tipa (proračunato na 75 kW) raditi 100 puta godišnje, a svako uključivanje u trajanju od 25 sati trošit će 5.625 × 108 kWh električne energije godišnje. Korištenje sredstva za prodiranje rijetkih zemalja može povećati brzinu prožimanja za 40%i uštedjeti električnu energiju za 2.250 × 108kW • h, što je ekvivalentno 90,000 tona standardnog uglja i smanjiti emisiju CO2 za 80,000 tona. Stoga, ako cijela industrija usvoji tehnologiju infiltracije rijetkih zemalja u procesu nitriranja, to će imati bolji učinak "uštede energije i smanjenja emisije".

3. Razvoj tehnologije nitriranja rijetkih zemalja

3.1. Važnost nitriranja rijetkih zemalja

Posljednjih godina, s općim rastom svjetskih cijena energije, kineski ekonomski razvoj suočava se s velikim izazovima. Iz tog razloga, predloženo je osnivanje inovativne zemlje koja štedi energiju i postizanje cilja održivog ekonomskog razvoja, te je donijela relevantne mjere za smanjenje potrošnje energije, očuvanje energije i smanjenje emisija. I srodne politike za postizanje efikasnog produženja života. Prema preliminarnom ispitivanju procesa nitriranja rijetkih zemalja, može se znati da infiltracija katalizirana rijetkim zemljištem može uvelike skratiti vrijeme nitriranja plina i pokazati različite katalizirane učinke za različite čelične materijale, općenito se može skratiti za oko 30% do 60 %, a površinska tvrdoća je također niska. U usporedbi s tradicionalnim nitriranjem, može povećati 50 ～ 150HV. Preliminarni proračuni pokazuju da će upotreba ove tehnologije u velikoj mjeri smanjiti potrošnju energije, za koju se očekuje da će smanjiti potrošnju električne energije za 30% do 40%, smanjiti emisiju azotnih gasova, skratiti radno vrijeme i poboljšati efikasnost rada. U isto vrijeme, kvaliteta čeličnih dijelova uvelike se poboljšava, otpornost na trošenje uvelike se povećava, površinska otpornost na habanje se značajno povećava, čvrstoća i tvrdoća povećavaju se u određenom rasponu, a postiže se efikasna upotreba i dug vijek trajanja. . Tehnologija nitriranja rijetkih zemalja promovirat će razvoj kineskog procesa nitriranja.

3.2 Izgledi za nitriranje rijetkih zemalja

Proces nitriranja ima karakteristike poboljšanja površinske tvrdoće dijelova, poboljšanja otpornosti dijelova na trošenje i poboljšanja otpornosti na koroziju i zamora. Može se naširoko koristiti u proizvodnji kalupa i industriji strojeva za pogon. Nitriranje je nezamjenjiv proces u mehaničkoj obradi, ali još uvijek postoje neki problemi koje je potrebno hitno riješiti u procesu nitriranja. Na primjer, vrijeme procesa je predugo. Uzimajući kao primjer sloj od 0.5 mm, bit će potrebno čak 50 sati. Ako se doda pomoćno vrijeme uključujući izračun, vrijeme njegovog procesa će doseći 3 do 4 dana. Zbog toga će se izgubiti mnogo radnih sati, potrošnje električne energije i amonijaka. Iz tog razloga, fokus budućih istraživanja procesa nitriranja trebao bi se usredotočiti na sljedeće aspekte: jedan je skratiti vrijeme nitriranja; drugi je produbiti sloj infiltracije; treći je smanjenje potrošnje energije; i četvrti je prelazak u smjeru razvoja zelene ekonomije.

S obzirom na bogate kineske resurse rijetkih zemalja i mnoge prednosti procesa nitriranja rijetkih zemalja, tehnološke inovacije i promociju treba iskoristiti kako bi se u potpunosti iskoristile prednosti resursa i tehnologije kako bi se oblikovale prednosti industrijskog razvoja i ekonomske koristi.

Istraživači nauke o materijalima i tehnologije trebali bi uzeti u obzir inovacije i promicanje procesa nitriranja rijetkih zemalja kao fokus istraživanja, te provesti dublju raspravu o svojim unutrašnjim zakonima i mehanizmima nitriranja. Kontinuirano provodite istraživanje i razvoj visokoučinkovitih katalizatora rijetkih zemalja i nastojte ostvariti potpunu zamjenu konvencionalnog procesa nitriranja procesom nitriranja rijetkih zemalja, čime se maksimizira učinak uštede energije, smanjenja emisije, smanjenja potrošnje i efikasnosti povećanje i produženje života.

Molimo zadržite izvor i adresu ovog članka radi ponovnog štampanja: Status aplikacije i razvojni trend procesa nitriranja rijetkih zemalja

Minghe Tvrtka za lijevanje tla posvećeni su proizvodnji i pružaju kvalitetne dijelove i dijelove za lijevanje visokih performansi (opseg dijelova za livenje metala uglavnom uključuje Tankozidno lijevanje,Vruće komore Die Casting,Livenje u hladnoj komori), Okrugla usluga (usluga lijevanja,CNC obrada,Izrada kalupa, Površinska obrada). Bilo koji prilagođeni lijev od aluminija, livenje magnezijumom ili Zamakom / cinkom i drugi odljevci dobrodošli su da nas kontaktirate.

Pod kontrolom ISO9001 i TS 16949, svi procesi se provode kroz stotine naprednih mašina za livenje pod tlakom, 5-osnih mašina i drugih objekata, od blastera do Ultra Sonic mašina za pranje rublja. Minghe ne samo da ima naprednu opremu već ima i profesionalnu opremu tim iskusnih inženjera, rukovatelja i inspektora kako bi ostvarili dizajn kupca.

Ugovorni proizvođač kalupa. Mogućnosti uključuju dijelove za livenje aluminijuma u hladnoj komori od 0.15 lbs. do 6 lbs., brza promjena i obrada. Usluge s dodanom vrijednošću uključuju poliranje, vibriranje, uklanjanje brušenja, miniranje sačmama, farbanje, oblaganje, premazivanje, montaža i obrada alata. Materijali s kojima se radi uključuju legure poput 360, 380, 383 i 413.

Pomoć pri dizajniranju lijevanja cinkom / istovremene inženjerske usluge. Prilagođeni proizvođač preciznih odljevaka od cinka. Mogu se proizvoditi minijaturni odljevci, odljevci za kalupe pod visokim pritiskom, odlivci kalupa sa više klizača, konvencionalni odljevci od kalupa, odljevci za kalupe i neovisni kalupi i odljevci sa šupljinom. Odljevci se mogu izrađivati ​​u dužinama i širinama do 24 in. U toleranciji +/- 0.0005 in.  

ISO 9001: 2015 certificirani proizvođač lijevanog magnezijuma. Mogućnosti uključuju lijevanje magnezijumom pod visokim pritiskom do 200 tona vruće komore i 3000 tona hladne komore, dizajn alata, poliranje, oblikovanje, obrada, farbanje u prahu i tečnostima, puni QA sa CMM mogućnostima , montaža, pakovanje i dostava.

Ovjeren ITAF16949 Dodatna usluga lijevanja uključuje investiranje,livenje peska,Gravitacijsko lijevanje, Casting Lost Foam,Centrifugalno livenje,Vakuumski livenje,Trajno lijevanje kalupa, .Sposobnosti uključuju EDI, inženjersku pomoć, solidno modeliranje i sekundarnu obradu.

Casting Industries Studije slučaja za dijelove za automobile, bicikle, zrakoplove, muzičke instrumente, plovila, optičke uređaje, senzore, modele, elektroničke uređaje, kućišta, satove, mašine, motore, namještaj, nakit, vrpce, telekom, osvjetljenje, medicinske uređaje, fotografske uređaje, Roboti, skulpture, zvučna oprema, sportska oprema, alat, igračke i još mnogo toga. 

Šta vam možemo dalje pomoći?

∇ Idite na početnu stranicu za Kina za lijevanje pod pritiskom

By Proizvođač lijevanja Minghe | Kategorije: Korisni članci |materijal Tagovi: Aluminijsko livenje, Lijevanje cinka, Magnezijum lijevanje, Titanijsko livenje, Lijevanje nehrđajućeg čelika, Lijevanje od mesinga,Lijevanje bronce,Casting Video,Istorija kompanije,Aluminijsko livenje | Komentari isključeni