Ионные технолгии упрочнения металлов:
азотирование, карбонитрация, оксидирование |  ION@PROCION.RU
Детали промышленных трубопроводов:
продажа, проектиривание,
производство |  INFO@PROCION.RU
Детали промышленных трубопроводов:  INFO@PROCION.RU
Ионные технолгии упрочнения металлов:  ION@PROCION.RU
Комбинированные методы упрочнения стальных деталей

 

ООО "Ионные Технологии" руководитель НИОКР, главный тех.эксперт В.В. Богданов
bogdan.ion@mail.ru
ООО "Ионные технологии" директор А.В. Оборин
oborin@procion.ru
ООО "Ионные технологии" инженеры исследователи Д.М. Кинзибаев
И.С. Соколова
Е.С. Уткин
lab@procion.ru

Улучшение качества  поверхности металлических деталей является важнейшей составляющей в продлении срока службы изделия в целом. Такие эксплуатационные характеристики как износостойкость, коррозионная стойкость, термостойкость практически полностью зависят от состояния и свойств поверхностного слоя. Более 90 % разрушений начинаются с поверхностных дефектов – трещин, задиров, эрозионных очагов, питинговой коррозии и прочее.

Существует множество способов упрочения поверхности деталей, один из них – ионная химико-термическая обработка (ИХТО) широко используется во всем мире и является одним из самых прогрессивных методов.

Наша компания занимается прикладными исследованиями и опытными работами по упрочнению широкого перечня деталей методами ионной ХТО. Данная технология повышает эксплуатационные характеристики, и как следствие, увеличивается срок службы деталей.

Для увеличения коррозионной стойкости совместно с режимом ионного азотирования проводят оксидирование (воронение) и/или эпиламирование деталей. Комбинированные методы упрочнения позволяют увеличить не только прочностные характеристики, но и повысить адгезионные свойства и стойкость деталей к коррозии, что особенно важно для деталей, работающих в агрессивных средах.

Оксидирование деталей, применяемое совместно с упрочнением ионным азотированием или карбонитрированием (углерод+азот) позволяет создать комбинированное покрытие, устойчивое к агрессивным воздействиям солей (соляного тумана) и слабым растворам щелочей и кислот. Дополнительная обработка сразу после извлечения из вакуумной камеры парафинами, эпиламами или эмульсиями, грунтовками или маслами, обеспечивает наилучшее комплексное покрытие с высокими адгезионными свойствами к металлу.

для ООО "ПармаНефтеМаш" / Россия, Пермь

Упрочнение корпусов бурового оборудования

корпуса бурового инструмента до упрочнения
до упрочнения
ионное азотирование корпуса бурового инструмента
в процессе упрочнения
корпуса бурового инструмента после упрочнения
после упрочнения
для ООО "СпецСтройТехника" / Россия, Пермь

Упрочнение резьбовых переходников

резьбовые переходники до упрочнение
до упрочнения
упрочнение резьбовых переходников
в процессе упрочнения
резьбовые переходники после упрочнения
после упрочнения
для ООО "РосСпецИзделия" / Россия, Обнинск

Упрочнение шаровых пробок и угольников

шаровые пробки и угольники до упрочнения
до упрочнения
азотирование шаровых пробок и угольников
в процессе упрочнения
шаровая пробка после упрочнения
после упрочнения
для ООО "Артисан" / Россия, Белгород

Упрочнение сварочных столов

сварочные столы перед процессом упрочнения
до упрочнения
ионное азотирование сварочных столов
в процессе упрочнения
сварочные столы после азотирования
после упрочнения
для ООО "Экомаш+Урал" / Россия, Новоуральск

Упрочнение цилиндрических пробок задвижек высокого давления

цилиндрические пробки перед упрочнением
до упрочнения
упрочнение цилиндрических пробок
в процессе упрочнения
цилиндрические пробки после ионного азотирования и последующего оксидирования
после упрочнения
Рисунок 1. Общий вид упрочняемых деталей

 

Измерение поверхностной твердости стали 40ХН2МА после азотирования с последующим оксидированием (воронением)
деталь из стали 40Х
Измерение поверхностной твердости стали 40Х после азотирования с последующим оксидированием (воронением)
деталь из стали 40ХН2МА
Рисунок 2. Результаты измерения поверхностной твердости после оксиазотирования на деталях из стали 40ХН2МА и 40Х

 

Детали после азотирования с последующим оксидированием

вид детали после азотирования с последующим оксидированиемвид деталей после азотирования и последующего воронения

Детали после азотирования с последующим эпиламированием

вид детали после азотирования и последующего эпиламирования
в
вид детали после азотирования и последующего эпиламирования
г
Рисунок 3. Вид детали «Корпус бурового оборудования» после упрочнения комбинированными методами

Технология ионного азотирования, карбонитрирования и оксиазотирования позволяет получить на поверхности изделия равномерные, бездефектные слои.

После проведения режима азотирования детали не подвергаются короблению и изменению линейных размеров, поэтому ионно-вакуумное азотирование (ИВА) является финишной операцией производства деталей, что позволяет сохранить поверхностный нитридный слой, который обеспечивает высокие триботехнические свойства.

Широкий спектр материалов, которые можно эффективно обрабатывать с помощью этого метода, невысокая себестоимость, экологичность процесса позволяют говорить о его несомненной актуальности.

испытания коррозионной стойкости упрочненых деталей
Рисунок 4. Внешний вид упрочненных деталей после испытания в солевом тумане

 

испытания коррозионной стойкости азотированных стальных деталейиспытания коррозионной стойкости азотированных стальных деталей
Рисунок 5. Внешний вид упрочненных образцов-свидетелей после испытания в гипохлориде натрия (NaОCl) в течении 48 часов

 

После испытания деталей в солевом тумане и гипохлориде натрия наглядно видно, что комплексная обработка (азотирование + оксидирование) даёт наилучший результат стойкости поверхности в агрессивной среде.

Наиболее часто используемые марки сталей для производства данных деталей 40ХН2МА, 09Г2С, 40Х, 38Х2МЮА, 30ХГСА.

 

 

Таблица 1. Характеристики азотированного слоя на сталях 40ХН2МА, 09Г2С, 40Х, 38Х2МЮА, 30ХГСА
 40ХН2МА09Г2С40Х38Х2МЮА30ХГСА
Поверхностная твердость HV 5, кгс/мм2665 - 715640 - 680580 - 5901120 - 1200620 - 675
Поверхностная микротвердость HV 0.1, кгс/мм2840 - 910775 - 875700 - 7501145 - 12001000 - 1040
Глубина слоя по микроструктуре hm, мм0.24 - 0.250.32 - 0.330.35 - 0.360.21 - 0.22-
Глубина слоя по микротвердости hс, мм0.280.350.400.330.30
Толщина нитридной зоны, мкм8 - 910 - 114 - 57 - 89 - 10
Хрупкость по шкале ВИАМI балл, не хрупкий

 

фотография микрструктуры азотированного слоя на стали 40ХН2МА
увеличение в 50 разувеличение в 1000 раз
Рисунок 6. Микроструктура азотированного слоя на стали 40ХН2МА

 

график распределения микротвердости по глубине азотированного слоя на стали 40ХН2МА
Рисунок 7. График распределения микротвердости по глубине азотированного слоя на стали 40ХН2МА

 

Фотографии микроструктуры азотированного слоя на стали 09Г2с
увеличение в 50 разувеличение в 1000 раз
Рисунок 8. Микроструктура азотированного слоя стали 09Г2С

 

график распределения микротвердости по глубине азотированного слоя на стали 09Г2С
Рисунок 9. График распределения микротвердости по глубине азотированного слоя на стали 09Г2С

 

Фотографии микроструктуры азотированного слоя на стали 40Х
увеличение в 50 разувеличение в 1000 раз
Рисунок 10. Микроструктура азотированного слоя стали 40Х

 

график распределения микротвердости по глубине азотированного слоя на стали 40Х
Рисунок 11. График распределения микротвердости по глубине азотированного слоя на стали 40Х

 

Фотографии микроструктуры азотированного слоя на стали 38Х2МЮА
увеличение в 50 разувеличение в 1000 раз
Рисунок 12. Микроструктура азотированного слоя стали 38Х2МЮА

 

график распределения микротвердости по глубине азотированного слоя на стали 38Х2МЮА
Рисунок 13. График распределения микротвердости по глубине азотированного слоя на стали 38Х2МЮА

 

Фотографии микроструктуры азотированного слоя на стали 30ХГСА
увеличение в 50 разувеличение в 1000 раз
Рисунок 14. Микроструктура азотированного слоя стали 30ХГСА

 

график распределения микротвердости по глубине азотированного слоя на стали 30ХГСА
Рисунок 15. График распределения микротвердости по глубине азотированного слоя на стали 30ХГСА

Технологии ионного азотирования и последующего оксидирования и/или эпиламирования позволяют создать комбинированное покрытие, которое повышает прочностные и триботехнические характеристики, коррозионную стойкость, снижает налипание на детали вязкого материала и брызг расплавленного металла, а также придает деталям насыщенный тёмный цвет в диапазоне от тёмно-синего до графитового. Оксидирование при окончании процесса ионной химико-термической обработки позволяет получить поверхность деталей, по своим антикоррозионным качествам не уступающую поверхности, полученной путем гальванического оксидирования.

На сегодняшний день ионно-вакуумное азотирование является передовой технологией поверхностного упрочнения деталей, превышающей по своим техническим характеристикам другие типы покрытий, в том числе хромирование. Ионная ХТО успешно применяется для упрочнения изделий насосно-компрессорного и бурового оборудования, гидравлической техники, а также различных деталей высокого давления (до 140 МПа). Предприятия, использующие наши разработки: ООО «Парма Нефтемаш» г. Пермь; ЗАО «ПКНМ» г. Пермь; ЗАО «НИИ Турбокомпрессор им. В.Б. Шнеппа» г. Казань; ООО «Гидротехпрофи» г. Пермь; АО «ЭЛКАМ-Нефтемаш» г. Пермь; ООО «Межрегионсервис» г. Уфа; Завод «Синергия» г. Пермь; ООО «БИТАС», г. Самара; ЗАО «Профтермо» г. Набережные Челны; ЗАО «НГТ» г. Пермь; ООО «Гинэль» г. Пермь; ООО «Гидробур-сервис» г. Пермь; ООО «Завод НГО «Техновек» г. Воткинск; AO «Мунаймаш» Казахстан; ОАО «Торговый дом «Воткинский завод» г. Воткинск и др.

Многолетний опыт, компетенции и приоритетные конструкторско-технологические решения позволили нам занять лидирующие позиции в разработке многих проектов «под ключ» в России и за рубежом.

Улучшение качества поверхности металлических деталей является важнейшей составляющей в продлении срока службы изделия в целом. Такие эксплуатационные характеристики как износостойкость, коррозионная стойкость, термостойкость практически полностью зависят от состояния и свойств поверхностного слоя. Более 90% разрушений начинаются с поверхностных дефектов – трещин, задиров, эрозионных очагов, питинговой коррозии и прочее...