Estado da aplicación e tendencia de desenvolvemento do proceso de nitruración de terras raras

Desde mediados dos anos oitenta, en produción, algunhas engrenaxes xeralmente tratadas con carburado de aceiro aleado e proceso de apagado teñen requisitos de resistencia máis elevados, así como requisitos de alta velocidade, alta potencia e alta fiabilidade. Non obstante, a forma do aceiro despois do tratamento de carburación e temperado é relativamente grande e hai que engadir pasos posteriores como o tratamento de moenda de engrenaxes. Non é doado conseguir un tratamento de moenda de engrenaxes para engrenaxes non involutivas. Ademais, o rápido desenvolvemento da industria aeroespacial nos últimos anos tamén promoveu a aplicación de grandes aneis de precisión e pezas de paredes finas. Na actualidade, o tratamento superficial destas pezas de aceiro adopta na súa maioría o proceso de carburación e apagado, que tamén ten o problema da dificultade no procesado e conformado final e a gran deformación despois do apagado. En comparación coa peza carburada, a peza despois da nitruración ten menos deformación, o que pode resolver mellor os problemas anteriores.

Como os dous procesos máis comúns de tratamento térmico de endurecemento superficial, a nitruración e a carburación teñen as súas propias vantaxes. A resistencia ao desgaste da capa de nitruración é mellor que a da capa carburada e a dureza é maior, pero o ciclo de proceso é máis longo que o da capa carburada. A capa de nitruración é máis baixa que a capa carburada (0.3 ～ 0.5 mm), e a capacidade de carga do cojinete e do impacto é relativamente débil. . Estudos experimentais demostraron que o tratamento con nitruración profunda (> 0.55 mm) pode substituír parcialmente o proceso de carburación e tamén pode mellorar efectivamente a resistencia ao impacto e a capacidade de carga da capa carburada.

Dado que as terras raras se aplicaron ao tratamento térmico químico, os estudantes do país e do estranxeiro realizaron moitos estudos sobre o papel das terras raras no proceso de nitruración e obtiveron resultados notables. É dicir, engadir terras raras no proceso de nitruración pode aumentar efectivamente a taxa de infiltración e a dureza da capa de infiltración. , Facendo máis grosa a capa de infiltración e mellorando a estrutura, tendo así o dobre papel de catálise e microaleación. O desenvolvemento da tecnoloxía de nitruración de terras raras depende das súas propias características, é dicir, a única estrutura de capa electrónica fai que teña unha forte actividade química.

A adición de elementos de terras raras ao proceso de nitruración ten moitas vantaxes: en primeiro lugar, pode acelerar a nitruración; en segundo lugar, pode reducir efectivamente a temperatura de nitruración; en terceiro lugar, pode aumentar moito a vida útil dos equipos e accesorios de pezas; en cuarto lugar, pode mellorar a fatiga por flexión das pezas, a resistencia á fatiga por contacto e a resistencia ao desgaste, etc. a calidade do produto, logrando así unha pronta integración cos estándares internacionais e mellorando a competitividade internacional.

1. Estado da aplicación do proceso de nitruración convencional

A nitruración é unha tecnoloxía de tratamento térmico químico de superficie moi utilizada. O propósito do proceso de nitruración é obter unha maior dureza superficial sen cambiar basicamente as propias propiedades e o tamaño da peza e, ao mesmo tempo, pode mellorar a resistencia ao desgaste e mellorar a vida á fatiga. . Como outros procesos de tratamento térmico químico, o proceso de nitruración inclúe a descomposición do medio nitrurante, a reacción no axente nitrurante, a difusión, a reacción de interface de fase, a difusión do elemento nitróxeno infiltrado no ferro e a formación de nitruros. Segundo o diagrama de fases de aliaxe Fe-N, a temperatura de nitruración é xeralmente inferior a 590 ° C (a temperatura eutectoide do nitróxeno), e a capa de nitruración forma a fase ε e a fase α desde a superficie cara ao interior. Dado que a velocidade de difusión dos átomos de nitróxeno na fase epsilon é a máis lenta, despois de que se forme a capa nitrurante, a fase epsilon actuará como unha barreira para dificultar a difusión cara a dentro dos átomos de nitróxeno. Polo tanto, en circunstancias normais, a taxa de crecemento da capa de nitruración diminuirá significativamente despois da nitruración durante un período de tempo.
Proceso de nitruración de terras raras

2.1 O mecanismo da nitruración de terras raras

Terra rara é un termo colectivo para 17 elementos que inclúen elementos de lantanido e escandio (Sc) e itrio (Y). Estes elementos das terras raras son relativamente activos e localízanse entre o magnesio (Mg) e o aluminio (Al). Debido ás súas características únicas, úsase amplamente en moitos campos. Tamén é debido a estas características que pode usarse como acelerador de tratamento térmico e utilizarse no tratamento térmico químico. No tratamento térmico químico, o lantano (La) e o cerio (Ce) adoitan ser os elementos principais, porque teñen unha estrutura de capa electrónica 4f e unha forte electronegatividade química, como cerio (Ce) -2.48, lantano (La) -2.52, polo tanto , as súas propiedades químicas son relativamente activas, o que á súa vez lle permite producir unha mellor sinerxía química cunha variedade de non metais. Estudosos do Harbin Institute of Technology cren que os elementos de terras raras cunha estrutura electrónica especial e actividade química poden penetrar na superficie das pezas de aceiro. A razón das moitas vantaxes é que unha vez que o elemento de terras raras penetra na superficie do aceiro, o radio atómico é aproximadamente un 40% maior que o do átomo de ferro, o que provocará a distorsión do enreixado do átomo de ferro circundante, que en á súa vez aumenta a densidade de defectos, é dicir, a distorsión produce outros máis novos. Os defectos cristalinos son propicios para a adsorción e difusión dos átomos de nitróxeno, de xeito que os átomos intersticiais se enriquecen na zona de distorsión. Despois de que o elemento de terras raras penetre na superficie da parte de aceiro, formará unha alta concentración de nitróxeno na superficie da parte de aceiro en pouco tempo, formando así un alto gradiente de concentración e potencial de nitróxeno, o que fai que os átomos de nitróxeno se difundan cara a dentro rapidamente, facendo que o proceso de tratamento térmico químico sexa evidente Acelerar e refinar a estrutura da capa infiltrada e mellorar o rendemento da capa infiltrada.

O autor cre que o aumento substancial da taxa de nitruración de terras raras débese principalmente ás seguintes razóns:

• A infiltración de elementos de terras raras fai que proliferen a densidade de defectos, o fluxo de difusión J e o coeficiente de transferencia dos átomos de nitróxeno.
• A infiltración de elementos de terras raras induce a distorsión da rede do átomo de Fe superficial, o que aumenta a enerxía superficial, aumentando así a enerxía de adsorción da captura de átomos de N intersticial.
• O enriquecemento dun gran número de átomos de N na zona de distorsión aumenta a diferenza de concentración de nitróxeno, aumenta a enerxía química e acelera a velocidade de difusión.

2.2.As características da nitruración de terras raras

O efecto catalítico das terras raras durante a nitruración é moito maior que o da carburación, que é unha característica importante da nitruración das terras raras. A razón é que a temperatura de nitruración adoita estar na zona de fase α-Fe e a resistencia á infiltración de elementos de terras raras nesta zona de fase é moito menor que a da zona de fase γ-Fe; ademais, a cantidade de infiltración de terras raras tamén é o principal factor que afecta o efecto de infiltración. . En xeral, unha gran cantidade de infiltración ten un mellor efecto de infiltración e a cantidade de infiltración de terras raras durante a nitruración é superior á da carburación, polo que o efecto de infiltración durante a nitruración é mellor.

A distribución e morfoloxía do nitruro na capa nitrurante son a clave da dureza da capa nitrurante. Cando o nitruro se dispersa e distribúe, a dureza é maior, pola contra, a dureza é menor. No proceso de nitruración convencional, prodúcese xeralmente o nitruro escamoso e o nitruro é coherente ou semi-coherente coa fase principal. A medida que aumenta a temperatura, os nitruros seguen acumulándose e volvéndose máis grandes, desolubilizándose a partir da fase principal e a dureza cae bruscamente.

No proceso de nitruración de terras raras, a infiltración de terras raras fai que o nitruro presente un estado de distribución disperso e desigual, de xeito que a enerxía libre aumenta bruscamente e convértese nunha trampa para os átomos de N intersticial. Ao mesmo tempo, pódese formar unha masa de aire metastable de Cottrell, que pode reducir a enerxía alí. A formación de nitruros toma como núcleo elementos de terras raras e a súa distribución queda moi dispersa. Ao mesmo tempo, tamén presenta unha precipitación case esférica difusa, evitando así a xeración de estrutura semellante a unha vea e evitando tamén a segregación de nitruro ao longo do límite do gran. Ademais, dentro dun determinado rango de temperatura, a morfoloxía do nitruro non cambiará e a súa distribución non cambiará. En comparación coa tecnoloxía de nitruración convencional, a tecnoloxía de nitruración de terras raras fai que a dureza da capa de nitruro sexa maior e a fraxilidade poida manterse en 0 ~ Nivel 1.

2.3. Requisitos do proceso de nitruración de terras raras

A nitruración de terras raras ten a característica dunha maior dureza da capa de nitruración. Segundo esta característica, a temperatura de nitruración pode aumentarse entre 10 e 20 ° C, promovendo de xeito máis efectivo o aumento da velocidade de nitruración. Segundo os resultados dun gran número de experimentos, pódese atopar que coa mesma temperatura, a nitruración de terras raras só pode aumentar a taxa de infiltración entre un 15% e un 20%, pero despois de aumentar a temperatura en 20 ° C, a taxa de infiltración pódese aumentar moito. Ao mesmo tempo, de xeito similar á tecnoloxía convencional de nitruración, a nitruración de terras raras debe controlar a velocidade de descomposición do amoníaco da nitruración nun intervalo razoable, é dicir, debería usarse un potencial de nitróxeno (Np) máis elevado na fase inicial e logo reducilo gradualmente. Xeralmente, adóptase o proceso de nitruración en atmosfera controlada de dous extremos con temperatura variable e potencial variable de nitruración, e a taxa de descomposición de amoníaco redúcese na fase inicial e o potencial de nitróxeno increméntase para cumprir os requisitos de acelerar a velocidade de nitruración, o que aumenta moito el.

2.4. Beneficios económicos e aforro de enerxía da nitruración de terras raras

Usando o proceso de nitruración convencional, aceiro estrutural de aliaxe xeral, cando a capa require 0.3 mm, o tempo de retención normalmente precisa máis de 30 horas. Cando a capa de infiltración require 0.6 mm, o tempo de conservación do calor precisa máis de 90 horas. Despois de engadir nitruración de terras raras ao catalizador, cando o aceiro estrutural de aliaxe normal require unha capa de infiltración de 0.3 mm, se o proceso de nitruración de illamento de calefacción cíclico se pode empregar na mesma condición de temperatura, o tempo de retención só será de 14h. En comparación coa tecnoloxía convencional de nitruración, o tempo de conservación da calor é 16 horas máis curto e afórrase o 53% do tempo. Polo tanto, pode aforrar un 40% de electricidade, reducir o consumo de amoníaco nun 35% e reducir as emisións de gases de escape en aproximadamente un 35%. Cando a capa de penetración require 0.6 mm, o tempo de conservación do calor pode reducirse nun 40% aproximadamente.

China é o principal país fabricante de maquinaria, con miles de empresas que utilizan nitruración de gas, principalmente na fabricación de máquinas-ferramenta, transmisión de enerxía eólica, equipos aeroespaciais, fabricación de moldes e outras industrias. Estímase que 3000 fornos de nitruración tipo pozo (calculados a 75kW) funcionarán 100 veces ao ano e cada acendido durante 25 horas consumirá 5.625 × 108kW • h de electricidade anualmente. O uso de axentes de permeación de terras raras pode aumentar a taxa de permeación nun 40% e aforrar electricidade en 2.250 × 108kW • h, o que equivale a 90,000 toneladas de carbón estándar e reduce as emisións de CO2 en 80,000 toneladas. Polo tanto, se toda a industria adopta a tecnoloxía de infiltración de terras raras no proceso de nitruración, terá un mellor efecto de "aforro de enerxía e redución de emisións".

3. Desenvolvemento de tecnoloxía de nitruración de terras raras

3.1. A importancia da nitruración de terras raras

Nos últimos anos, co aumento xeral dos prezos mundiais da enerxía, o desenvolvemento económico de China enfróntase a enormes retos. Por este motivo, propuxo establecer un país innovador e de aforro de enerxía e acadar o obxectivo dun desenvolvemento económico sostible e emitiu medidas relevantes para reducir o consumo de enerxía, a conservación de enerxía e a redución de emisións. E políticas relacionadas para conseguir unha prolongación eficaz da vida. Segundo a proba preliminar do proceso de nitruración de terras raras, pódese saber que a infiltración catalizada por terras raras pode acurtar moito o tempo de nitruración de gases e amosar diferentes efectos catalizados para diferentes materiais de aceiro, polo xeral pódese acurtar entre un 30% e un 60%. % e a dureza superficial tamén é baixa. En comparación coa nitruración tradicional, pode aumentar 50 ～ 150HV. Os cálculos preliminares indican que o uso desta tecnoloxía reducirá considerablemente o consumo de enerxía, que se prevé reducir o consumo de enerxía entre o 30% e o 40%, reducir as emisións de gases residuais nitrurantes, acurtar as horas de traballo e mellorar a eficiencia do traballo. Ao mesmo tempo, mellórase moito a calidade das pezas de aceiro, mellórase moito a resistencia ao desgaste, aumenta a resistencia ao desgaste da superficie, increméntase a resistencia e a dureza nun determinado rango e realízase o uso eficiente e a longa vida útil . A tecnoloxía de nitruración de terras raras promoverá o desenvolvemento do proceso de nitruración de China.

3.2 Perspectivas de nitruración de terras raras

O proceso de nitruración ten as características de mellorar a dureza superficial das pezas, mellorar a resistencia ao desgaste das pezas e mellorar a resistencia á corrosión e á fatiga. Pode ser amplamente utilizado na industria de produción de moldes e maquinaria eléctrica. A nitruración é un proceso irremplazable no procesamento mecánico, pero aínda hai algúns problemas que hai que resolver urxentemente no proceso de nitruración. Por exemplo, o tempo do proceso é demasiado longo. Tomando como exemplo a capa de 0.5 mm, levará 50 horas. Se se engade o tempo auxiliar Incluído o cálculo, o seu tempo de proceso alcanzará de 3 a 4 días. Polo tanto, isto desperdiciará moitas horas de traballo, consumo de electricidade e amoníaco. Por esta razón, o foco das futuras investigacións sobre o proceso de nitruración debería centrarse nos seguintes aspectos: un é acurtar o tempo de nitruración; o outro é profundar na capa de infiltración; o terceiro é reducir o consumo de enerxía; e o cuarto é cambiar á dirección do desenvolvemento dunha economía verde.

Tendo en conta os abundantes recursos de terras raras de China e as moitas vantaxes do proceso de nitruración de terras raras, a innovación e promoción tecnolóxica deberían empregarse para dar xogo ás vantaxes dos recursos e da tecnoloxía para formar vantaxes no desenvolvemento industrial e beneficios económicos.

Os investigadores en ciencia e tecnoloxía de materiais deberían tomar como foco a investigación a innovación e a promoción do proceso de nitruración de terras raras e realizar un debate máis profundo sobre as súas leis internas e o seu mecanismo de nitruración. Realizar continuamente a investigación e desenvolvemento de catalizadores de terras raras de alta eficiencia e esforzarse por realizar a substitución completa do proceso de nitruración convencional polo proceso de nitruración de terras raras, maximizando así o efecto do aforro de enerxía, redución de emisións, redución do consumo e eficiencia. aumento e prolongación da vida.

Mantén a fonte e o enderezo deste artigo para reimprimilos: Estado da aplicación e tendencia de desenvolvemento do proceso de nitruración de terras raras

Minghe Compañía de Fundición a Presión dedícanse á fabricación e proporcionan pezas de fundición de calidade e alto rendemento (a gama de pezas de fundición a presión de metal inclúe principalmente Fundición a presión de parede delgada,Fundición a cámara quente,Fundición a cámara fría), Servizo redondo (servizo de fundición a presión,Cnc mecanizado,Fabricación de moldes, Tratamento de superficie). Calquera requirimento de fundición a presión de aluminio, magnesio ou fundición de Zamak / cinc e outros requisitos de fundición son benvidos para poñerse en contacto connosco.

Baixo o control de ISO9001 e TS 16949, todos os procesos lévanse a cabo a través de centos de máquinas de fundición a presión avanzadas, máquinas de 5 eixes e outras instalacións, que van dende as blasters ata as lavadoras Ultra Sonic. Minghe non só ten equipos avanzados senón que tamén ten profesionais equipo de enxeñeiros, operadores e inspectores experimentados para facer realidade o deseño do cliente.

Fabricante por contrato de pezas fundidas. As capacidades inclúen pezas de fundición de aluminio a cámara fría de 0.15 libras. ata 6 libras, configuración rápida de cambio e mecanizado. Os servizos de valor engadido inclúen o pulido, vibración, desbarbado, granallado, pintura, revestimento, revestimento, montaxe e ferramentas. Entre os materiais traballados inclúense aliaxes como 360, 380, 383 e 413.

Servizos de enxeñaría simultánea de asistencia ao deseño de fundición por cinc. Fabricante a medida de pezas de fundición de cinc de precisión. Pódense fabricar pezas fundidas en miniatura, pezas fundidas de alta presión, pezas de molde de varias diapositivas, pezas de molde convencionais, pezas de moldaxe de pezas individuais e pezas de fundición independentes e pezas de fundición seladas. As pezas fundidas pódense fabricar en lonxitudes e anchuras de ata 24/0.0005 polgadas +/- XNUMX polgadas de tolerancia.  

Fabricante certificado ISO 9001: 2015 de magnesio fundido a presión, as capacidades inclúen fundición a presión de magnesio de alta presión ata cámara quente de 200 toneladas e cámara fría de 3000 toneladas, deseño de ferramentas, pulido, moldeado, mecanizado, pintura en po e líquido, QA completo con capacidades CMM , montaxe, embalaxe e entrega.

Certificado ITAF16949. Inclúe servizo de fundición adicional fundición de investimento,fundición de area,Fundición por gravidade, Fundición de escuma perdida,Fundición centrífuga,Fundición ao baleiro,Fundición permanente de moldesAs capacidades inclúen EDI, asistencia en enxeñaría, modelado sólido e procesamento secundario.

Industrias de fundición Estudos de casos de pezas para: coches, bicicletas, avións, instrumentos musicais, motos acuáticas, dispositivos ópticos, sensores, modelos, dispositivos electrónicos, caixas, reloxos, maquinaria, motores, mobles, xoias, discos, telecomunicacións, iluminación, dispositivos médicos, dispositivos fotográficos, Robots, esculturas, equipos de son, equipos deportivos, ferramentas, xoguetes e moito máis. 

Que podemos axudarche a facer a continuación?

∇ Ir á páxina de inicio para China Fundición a Presión

By Fabricante de fundición a presión Minghe | Categorías: Artigos útiles |material tags: Fundición de aluminio, Fundición de cinc, Fundición de magnesio, Fundición de titanio, Fundición de aceiro inoxidable, Fundición de latón,Fundición de bronce,Emisión de vídeo,Historia da empresa,Fundición en aluminio | Comentarios desactivados