К различным деталям машиностроения типа «Втулка», «Палец», «Шайба дистанционная», «Прокладка», «Шайба полуоси», «Фиксатор тяги», «Пластина» предъявляются высокие параметры твердости и износостойкости. Для соответствия этим требованиям поверхность деталей упрочняют методами химико-термической обработки (ХТО). На сегодняшний день самой эффективной технологией поверхностного упрочнения сталей и сплавов является ионная ХТО: плазменное (ионно-вакуумное) азотирование и карбонитрирование.
Ионная ХТО приводит к комплексному улучшению характеристик рабочих поверхностей деталей: повышаются твердость, износо- задиростойкость, снижается коэффициент трения. Коррозионная стойкость поверхности низколегированных сталей после ионной ХТО сопоставима с нержавеющими. Сохраняются исходные требования к поверхностной чистоте и геометрическим размерам, не требуются шлифовальные операции и хонингование.
Преимущества ионного азотирования в сравнении с другими методами химико-термической обработки наиболее заметны при упрочнении деталей для массовой программы и крупносерийного производства. Ионно-плазменное азотирование и карбонитрирование – это ресурсосберегающие и экологически чистые технологии.
Низкий расход газов, отсутствие вредных выбросов, умеренный расход электроэнергии, все это делает ионную ХТО оптимальной технологией для поверхностного упрочнения деталей в промышленных масштабах. При этом, благодаря равномерному распределению температуры по всему объему садки, характеристики азотированного слоя одинаковы независимо от положения деталей в установке и общего объема садки.
Нашей фирмой проводятся работы по упрочнению машиностроительных деталей и другой продукции партиями в несколько тысяч штук. В частности, на постоянной основе упрочняем массовую продукцию для ООО «НПК «ИЗУРАН» (Пермь, http://npk-izuran.ru/), ООО «Ростсельмаш» (Ростов-на-Дону, https://rostselmash.com), ООО «Гинэль» (Пермь),
ООО «Камский арматурный завод» (Пермь, http://www.kaz59.ru).
Наиболее часто используемые марки сталей при производстве данных деталей – 38Х2МЮА, 40Х, 30ХГСА и др.
АЗОТИРОВАНИЕ СТАЛИ 38Х2МЮА (1.8509)
В процессе ионного азотирования на поверхности деталей, изготовленных из стали 38Х2МЮА (1.8509) сформировались диффузионный поверхностный слой и нитридная зона, для которых характерны высокая твердость, задиро- и износостойкость. Диффузионный слой характеризуется отсутствием хрупкой нитридной сетки и имеет мелкодисперсные нитридные включения в упрочненной матрице. Общая глубина слоя 0,36 - 0,4 мм., поверхностная твердость составляет 1010 - 1050 HV5 (кгс/мм2).
Таблица 1. Характеристики азотированного слоя на стали 38Х2МЮА (1.8509)
| Поверхностная твердость, HV5, кгс/мм2 | 1010 - 1050 |
| Поверхностная микротвердость, HV0.1, кгс/мм2 | 1090 - 1145 |
| Глубина азотированного слоя по микроструктуре, hм, мм. | 0,36 - 0,37 |
| Глубина азотированного слоя по микротвердости, hс, мм. | 0,40 |
| Толщина нитридной зоны hн.з., мкм. | 12 - 15 |
| Хрупкость по шкале ВИАМ | 1 балл, не хрупкий |
Рисунок 1. Микроструктура азотированного слоя на стали 38Х2МЮА (1.8509)
АЗОТИРОВАНИЕ СТАЛИ 40Х (AISI 5135, 1.7034)
На деталях, выполненных из стали 40Х (AISI 5135, 1.7034) также формируется диффузионный слой и нитридная зона. Поверхность приобретает повышенную твердость, высокую задиро- и износостойкость. Поверхностный слой не хрупкий. Глубина слоя по микроструктуре составляет 0,28 - 0,3 мм.
Таблица 2. Характеристики азотированного слоя на стали 40Х (AISI 5135, 1.7034)
| Поверхностная твердость, HV5, кгс/мм2 | 710 - 750 |
| Поверхностная микротвердость, HV0.1, кгс/мм2 | 750 - 810 |
| Глубина азотированного слоя по микроструктуре, hм, мм. | 0,28 - 0,30 |
| Глубина азотированного слоя по микротвердости, hс, мм. | 0,30 |
| Толщина нитридной зоны hн.з., мкм. | 6 - 9 |
| Хрупкость по шкале ВИАМ | 1 балл, не хрупкий |
 |
Рисунок 2. Микроструктура азотированного слоя на стали 40Х (AISI 5135, 1.7034)
АЗОТИРОВАНИЕ СТАЛИ 30ХГСА
На деталях, выполненных из стали з0ХГСА также формируется диффузионный слой и нитридная зона. Поверхность приобретает повышенную твердость, высокую задиро- и износостойкость. Поверхностный слой не хрупкий. Глубина слоя по микроструктуре составляет 0,35 - 0,4 мм.
Таблица 3. Характеристики азотированного слоя на стали 30ХГСА
| Поверхностная твердость, HV5, кгс/мм2 | 640 - 680 |
| Поверхностная микротвердость, HV0.1, кгс/мм2 | 840 - 910 |
| Глубина азотированного слоя по микроструктуре, hм, мм. | 0,35 - 0,36 |
| Глубина азотированного слоя по микротвердости, hс, мм. | 0,40 |
| Толщина нитридной зоны hн.з., мкм. | 9 - 12 |
| Хрупкость по шкале ВИАМ | 1 балл, не хрупкий |
 |
Рисунок 3. Микроструктура азотированного слоя на стали 40Х (AISI 5135, 1.7034)
 |
Рисунок 4. Графики распределения микротвердости по глубине азотированного слоя
 |
Рисунок 5. Отпечаток хрупкости на сталях, HV30, х100:
а – 40Х; б – 38Х2МЮА; в – 30ХГСА
В результате упрочнения деталей методом ионного азотирования получен диффузионный слой и высококачественная нитридная зона, которые обеспечивают повышение твердости в несколько раз, коррозионной стойкости и улучшение антифрикционных и триботехнических свойств деталей.
Технологические возможности процесса ионно-вакуумного азотирования позволяют создавать на металлах и сплавах поверхностные диффузионные слои различного химического состава, которые в сочетании со свойствами основного металла придают изделиям комплекс физико-механических свойств, определяющих их длительную эксплуатационную надежность. На сегодняшний день ионно-вакуумное азотирование является передовой технологией поверхностного упрочнения деталей, превышающей по своим техническим характеристикам другие типы покрытий, в том числе хромирование.
В настоящее время компанией ООО «Ионные технологии» ведутся более 10 НИОКР по внедрению технологий ионной химико-термической обработки с предприятиями различных отраслей промышленности.
Почитать подробнее о наших возможностях
-
ЗАКАЗАТЬ АЗОТИРОВАНИЕ
* Узнать можно ли упрочнить вашу деталь?