Методы диффузионного насыщения азотом

растворимость азот давление сплав

Для осуществления диффузионного насыщения поверхностного слоя стали азотом при нагреве в соответствующей среде используется широкая гамма газовых атмосфер. Изменяя состав и давление газовой атмосферы, регулируют фазовый состав азотированного слоя. Наиболее часто применяют чистый аммиак, смеси аммиака и углеродсодержащих газов, аммиака и диссоциированного аммиака Однако в таких средахсталь может насыщаться водородом, чтонеблагоприятновлияет на свойстваматериала. Кроме того, при высоких температурахаммиачные среды малоэффективны, и в качестве газовой атмосферы используют азот.

Недостатком азотирования является большая длительность процесса. Для повышения эффективности поверхностного насыщения азотом проводят предварительную пластическую деформацию, за счет формирования дислокационной структуры диффузия в этом случае идет преимущественно по дефектам.

Для интенсификации процесса насыщения азотом используют разные способы очистки поверхности от органических и неорганических соединений. Так восстановление поверхностных оксидов проводят при добавлении к аммиаку NF3 или газообразного фосфора, однако, эти газы токсичны и, следовательно, предлагаемая технология не отвечает требованиям экологии. В последние годы для активации азотирования широко применяется предварительное оксидирование или совместное оксиазотирование (оксикарбоазотирование) , когда в аммиачно-водородную атмосферу добавляют кислород или воздух. Образующиеся оксидные пленки легко восстанавливаются в водородсодержащей среде в процессе азотирования, образуя чистую поверхность с хорошей адсорбционной способностью. Добавление кислорода в среду аммиака увеличивает скорость насыщения азотом в 2 раза.

Высокая скорость процесса достигается при использовании пониженных давлений аммиачной атмосферы , при этом расход аммиака уменьшается в ~ 10 раз, по сравнению со стандартным азотированием, и появляется возможность регулирования глубины слоя. В зависимости от давления насыщающей атмосферы можно получить различное строение диффузионного слоя .

Сократить продолжительность обработки в 2-3 раза позволяет технология циклического насыщения азотом. Также сокращается продолжительность процесса азотирования в пульсирующем потоке газа, при использовании “кипящего слоя” и при ионном азотировании. Одним из перспективных способов насыщения азотом в последнее время является химико-термическая обработка в замкнутом объеме. По сравнению с азотированием в потоке насыщающего газа указанная обработка обеспечивает эффективное регулирование фазового состава диффузионного слоя, при этом максимально используется насыщающая способность газа.