Status aplikacji i trend rozwoju procesu azotowania ziem rzadkich

Od połowy lat 1980. w produkcji niektóre koła zębate poddane obróbce w procesie nawęglania i hartowania stali stopowej mają wyższe wymagania wytrzymałościowe, a także wymagania dotyczące dużej prędkości, dużej mocy i wysokiej niezawodności. Jednak kształt stali po obróbce nawęglania i hartowaniu jest stosunkowo duży i należy dodać kolejne etapy, takie jak obróbka szlifowania kół zębatych. Nie jest łatwo uzyskać obróbkę szlifowania kół zębatych nieewolwentowych. Ponadto szybki rozwój przemysłu lotniczego w ostatnich latach sprzyjał również stosowaniu dużych pierścieni precyzyjnych i części cienkościennych. Obecnie obróbka powierzchni tych części stalowych przyjmuje głównie proces nawęglania i hartowania, co wiąże się również z trudnościami w końcowej obróbce i formowaniu oraz dużymi odkształceniami po hartowaniu. W porównaniu z obrabianym przedmiotem nawęglonym przedmiot obrabiany po azotowaniu ma mniejsze odkształcenia, co może lepiej rozwiązać powyższe problemy.

Jako dwa najczęstsze procesy obróbki cieplnej hartowania powierzchniowego, azotowanie i nawęglanie mają swoje zalety. Odporność na zużycie warstwy azotowanej jest lepsza niż warstwy nawęglonej, a twardość jest wyższa, ale cykl procesu jest dłuższy niż warstwy nawęglonej. Warstwa azotująca jest płytsza niż warstwa nawęglana (0.3～0.5mm), a nośność i nośność udarowa jest stosunkowo słaba. . Badania eksperymentalne wykazały, że głębokie azotowanie (>0.55 mm) może częściowo zastąpić proces nawęglania, a także może skutecznie poprawić udarność i nośność warstwy nawęglonej.

Ponieważ pierwiastki ziem rzadkich zostały zastosowane w chemicznej obróbce cieplnej, naukowcy w kraju i za granicą przeprowadzili wiele badań nad rolą pierwiastków ziem rzadkich w procesie azotowania i osiągnęli niezwykłe wyniki. Oznacza to, że dodanie pierwiastków ziem rzadkich w procesie azotowania może skutecznie zwiększyć szybkość infiltracji i twardość warstwy infiltracyjnej. , Pogrubienie warstwy infiltracyjnej i poprawienie struktury, pełniąc tym samym podwójną rolę katalizy i mikrostopów. Rozwój technologii azotowania pierwiastków ziem rzadkich zależy od jej własnych cech, czyli unikalnej struktury warstwy elektronowej sprawia, że ​​ma ona silną aktywność chemiczną.

Dodanie pierwiastków ziem rzadkich do procesu azotowania ma wiele zalet: po pierwsze, może przyspieszyć azotowanie; po drugie, może skutecznie obniżyć temperaturę azotowania; po trzecie, może znacznie wydłużyć żywotność sprzętu i osprzętu obrabianego; po czwarte, może poprawić zmęczenie zginania części, wytrzymałość zmęczeniową kontaktu i odporność na zużycie itp. Dlatego w chińskim azotowaniu przekładni wprowadzenie pierwiastków ziem rzadkich do procesu chemicznej obróbki cieplnej poprawiło proces na nowy poziom i znacznie poprawiło jakość produktu, osiągając w ten sposób wczesną integrację z normami międzynarodowymi i zwiększając międzynarodową konkurencyjność.

1. Status zastosowania konwencjonalnego procesu azotowania

Azotowanie to szeroko stosowana technologia chemicznej obróbki cieplnej powierzchni. Celem procesu azotowania jest uzyskanie większej twardości powierzchni bez zasadniczej zmiany własnych właściwości i wielkości przedmiotu obrabianego, a jednocześnie może poprawić odporność na zużycie i zwiększyć trwałość zmęczeniową. . Podobnie jak inne procesy chemicznej obróbki cieplnej, proces azotowania obejmuje rozkład czynnika azotującego, reakcję w środku azotowym, dyfuzję, reakcję faz na granicy faz, dyfuzję infiltrowanego pierwiastka azotowego w żelazie i tworzenie azotków. Zgodnie ze schematem fazowym stopu Fe-N temperatura azotowania jest generalnie niższa niż 590°C (temperatura eutektoidalna azotu), a warstwa azotująca tworzy fazę ε i fazę α od powierzchni do wewnątrz. Ponieważ szybkość dyfuzji atomów azotu w fazie epsilon jest najwolniejsza, po utworzeniu warstwy azotującej faza epsilon będzie działać jak bariera, która utrudnia wewnętrzną dyfuzję atomów azotu. Dlatego w normalnych warunkach szybkość wzrostu warstwy azotującej będzie się znacznie zmniejszać po azotowaniu przez pewien okres czasu.
Proces azotowania ziem rzadkich

2.1 Mechanizm azotowania metali ziem rzadkich

Ziemia rzadka to zbiorcze określenie 17 pierwiastków, w tym pierwiastków lantanowców oraz skandu (Sc) i itru (Y). Te pierwiastki ziem rzadkich są stosunkowo aktywne i znajdują się pomiędzy magnezem (Mg) a aluminium (Al). Ze względu na swoje unikalne właściwości znajduje szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach. Dzięki tym właściwościom może być również stosowany jako przyspieszacz obróbki cieplnej i być stosowany w chemicznej obróbce cieplnej. W chemicznej obróbce cieplnej lantan (La) i cer (Ce) są często głównymi pierwiastkami, ponieważ mają strukturę warstwy elektronowej 4f i silną chemiczną elektroujemność, taką jak cer (Ce)-2.48, lantan (La)-2.52. , jego właściwości chemiczne są stosunkowo aktywne, co z kolei umożliwia uzyskanie lepszej synergii chemicznej z różnymi niemetalami. Naukowcy z Harbin Institute of Technology uważają, że pierwiastki ziem rzadkich o specjalnej budowie elektronowej i aktywności chemicznej mogą wnikać w powierzchnię części stalowych. Powodem wielu zalet jest to, że gdy pierwiastek ziem rzadkich wniknie w powierzchnię stali, promień atomowy jest o około 40% większy niż promień atomu żelaza, co spowoduje zniekształcenie otaczającej sieci atomowej żelaza, co w obrót zwiększa gęstość defektów, to znaczy, że zniekształcenie daje więcej nowych. Defekty krystaliczne sprzyjają adsorpcji i dyfuzji atomów azotu, dzięki czemu atomy międzywęzłowe są wzbogacone w strefie zniekształceń. Gdy pierwiastek ziem rzadkich wniknie w powierzchnię części stalowej, w krótkim czasie utworzy wysokie stężenie azotu na powierzchni części stalowej, tworząc w ten sposób wysoki potencjał azotu i gradient stężenia, co powoduje dyfuzję atomów azotu do wewnątrz szybko, dzięki czemu proces chemicznej obróbki cieplnej staje się oczywisty Przyspieszenie i udoskonalenie struktury infiltrowanej warstwy oraz poprawa wydajności infiltrowanej warstwy.

Autor uważa, że ​​znaczny wzrost szybkości azotowania pierwiastków ziem rzadkich wynika głównie z następujących przyczyn:

• Infiltracja pierwiastków ziem rzadkich powoduje proliferację gęstości defektów, wzrost strumienia dyfuzji J i znaczny wzrost współczynnika przenikania atomów azotu.
• Infiltracja pierwiastków ziem rzadkich indukuje zniekształcenie sieci powierzchniowej atomów Fe, co zwiększa energię powierzchniową, a tym samym zwiększa energię adsorpcji wychwytywania międzywęzłowych atomów N.
• Wzbogacenie dużej liczby atomów N w strefie dystorsji zwiększa różnicę stężeń azotu, zwiększa energię chemiczną i przyspiesza tempo dyfuzji.

2.2.Charakterystyka azotowania ziem rzadkich

Efekt katalityczny pierwiastków ziem rzadkich podczas azotowania jest znacznie większy niż w przypadku nawęglania, co jest ważną cechą azotowania pierwiastków ziem rzadkich. Powodem jest to, że temperatura azotowania jest zwykle w strefie fazy α-Fe, a opór infiltracji pierwiastków ziem rzadkich w tej strefie fazowej jest znacznie mniejszy niż w strefie fazy γ-Fe; ponadto ilość infiltracji ziem rzadkich jest również głównym czynnikiem wpływającym na efekt infiltracji. . Ogólnie rzecz biorąc, duża ilość infiltracji ma lepszy efekt infiltracji, a ilość infiltracji ziem rzadkich podczas azotowania jest większa niż podczas nawęglania, więc efekt infiltracji podczas azotowania jest lepszy.

Rozkład i morfologia azotku w warstwie azotującej są kluczem do twardości warstwy azotującej. Gdy azotek jest zdyspergowany i rozprowadzony, twardość jest wyższa, przeciwnie, twardość jest niższa. W konwencjonalnym procesie azotowania zazwyczaj wytwarza się płatkowy azotek, który jest spójny lub półkoherentny z fazą macierzystą. Wraz ze wzrostem temperatury azotki nadal gromadzą się i stają się większe, usuwają rozpuszczalność z fazy macierzystej, a twardość gwałtownie spada.

W procesie azotowania pierwiastków ziem rzadkich infiltracja pierwiastków ziem rzadkich powoduje, że azotek ma rozproszony i nierównomierny rozkład, tak że energia swobodna gwałtownie rośnie i staje się pułapką dla międzywęzłowych atomów N. Jednocześnie może powstać metastabilna masa powietrza Cottrella, która może zredukować tam energię. Tworzenie azotków bierze za rdzeń pierwiastki ziem rzadkich, a ich dystrybucja staje się drobno rozproszona. Jednocześnie powoduje również rozproszone wytrącanie quasi-sferyczne, zapobiegając w ten sposób powstawaniu struktury przypominającej żyły, a także unikając segregacji azotku wzdłuż granicy ziaren. Ponadto w pewnym zakresie temperatur morfologia azotku nie ulegnie zmianie, a jego rozkład nie ulegnie zmianie. W porównaniu z konwencjonalną technologią azotowania, technologia azotowania ziem rzadkich sprawia, że ​​twardość warstwy azotku jest wyższa, a kruchość może być utrzymana na poziomie 0 ~ 1.

2.3. Wymagania procesu azotowania metali ziem rzadkich

Azotowanie ziem rzadkich charakteryzuje się wyższą twardością warstwy azotowanej. Zgodnie z tą cechą temperaturę azotowania można zwiększyć o 10 do 20°C, tym samym skuteczniej wspierając wzrost szybkości azotowania. Zgodnie z wynikami wielu eksperymentów można stwierdzić, że przy tej samej temperaturze azotowanie pierwiastków ziem rzadkich może tylko zwiększyć szybkość infiltracji o 15% do 20%, ale po zwiększeniu temperatury o 20°C szybkość infiltracji można znacznie zwiększyć. Jednocześnie, podobnie jak w przypadku konwencjonalnej technologii azotowania, azotowanie metali ziem rzadkich musi w rozsądnym zakresie regulować szybkość rozkładu amoniaku, tzn. w początkowym etapie należy zastosować wyższy potencjał azotu (Np), a następnie stopniowo go zmniejszać. Generalnie przyjmuje się proces azotowania w kontrolowanej atmosferze na dwóch końcach ze zmienną temperaturą i zmiennym potencjałem azotowania, a szybkość rozkładu amoniaku jest zmniejszona na początkowym etapie, a potencjał azotu jest zwiększony, aby spełnić wymagania przyspieszenia szybkości azotowania, co znacznie zwiększa to.

2.4. Korzyści ekonomiczne i oszczędność energii azotowania ziem rzadkich

Stosując konwencjonalny proces azotowania, stal konstrukcyjną ze stopów ogólnych, gdy warstwa wymaga 0.3 mm, czas utrzymywania zwykle wymaga więcej niż 30 godzin. Gdy warstwa infiltracyjna wymaga 0.6 mm, czas utrwalania ciepła wymaga ponad 90h. Po dodaniu do katalizatora azotowania ziem rzadkich, gdy zwykła stal konstrukcyjna stopowa wymaga warstwy infiltracyjnej o grubości 0.3 mm, jeśli cykliczny proces azotowania izolacji cieplnej może być stosowany w tych samych warunkach temperaturowych, czas utrzymywania wyniesie tylko 14 godzin. W porównaniu z konwencjonalną technologią azotowania, czas utrwalania ciepła jest o 16 godzin krótszy i oszczędza się 53% czasu. Dzięki temu może zaoszczędzić 40% energii elektrycznej, zmniejszyć zużycie amoniaku o około 35% i zmniejszyć emisję spalin o około 35%. Gdy warstwa penetracyjna wymaga 0.6 mm, czas utrwalania ciepła można skrócić o około 40%.

Chiny są głównym krajem produkującym maszyny, z tysiącami firm stosujących azotowanie gazowe, głównie w produkcji obrabiarek, przesyłu energii wiatrowej, sprzęcie lotniczym, produkcji form i innych gałęziach przemysłu. Szacuje się, że 3000 pieców szybowych do azotowania (obliczonych na 75 kW) będzie eksploatowanych 100 razy w roku, a każde włączenie na 25 godzin będzie zużywać 5.625×108 kW•h energii elektrycznej rocznie. Zastosowanie środka przenikającego ziem rzadkich może zwiększyć szybkość przenikania o 40% i zaoszczędzić energię elektryczną o 2.250×108 kW•h, co odpowiada 90,000 2 ton standardowego węgla i zmniejszyć emisje CO80,000 o XNUMX XNUMX ton. Dlatego też, jeśli cały przemysł zastosuje technologię infiltracji metali ziem rzadkich w procesie azotowania, będzie to miało lepszy efekt „oszczędności energii i redukcji emisji”.

3. Rozwój technologii azotowania metali ziem rzadkich

3.1. Znaczenie azotowania metali ziem rzadkich

W ostatnich latach, przy ogólnym wzroście światowych cen energii, rozwój gospodarczy Chin stoi przed ogromnymi wyzwaniami. Z tego powodu zaproponowała utworzenie innowacyjnego i energooszczędnego kraju oraz osiągnięcie celu zrównoważonego rozwoju gospodarczego, a także wydała stosowne działania na rzecz zmniejszenia zużycia energii, oszczędności energii i redukcji emisji. I powiązane polityki w celu efektywnego przedłużenia życia. Według wstępnego testu procesu azotowania ziem rzadkich można wiedzieć, że infiltracja katalizowana ziem rzadkich może znacznie skrócić czas azotowania gazowego i wykazywać różne efekty katalizowane dla różnych materiałów stalowych, ogólnie można ją skrócić o około 30% do 60 %, a twardość powierzchni również jest niska. W porównaniu z tradycyjnym azotowaniem może wzrosnąć o 50～150HV. Wstępne obliczenia wskazują, że zastosowanie tej technologii znacznie zmniejszy zużycie energii, co ma zmniejszyć zużycie energii o 30% do 40%, zmniejszyć emisje gazów odlotowych z azotowania, skrócić godziny pracy i poprawić wydajność pracy. Jednocześnie znacznie poprawia się jakość części stalowych, znacznie zwiększa się odporność na zużycie, znacznie zwiększa się odporność na zużycie powierzchni, zwiększa się wytrzymałość i twardość w pewnym zakresie, a także zapewnia wydajne użytkowanie i długą żywotność . Technologia azotowania ziem rzadkich będzie promować rozwój procesu azotowania w Chinach.

3.2 Perspektywy azotowania metali ziem rzadkich

Proces azotowania ma właściwości poprawiające twardość powierzchni części, poprawiające odporność części na zużycie oraz poprawiające odporność na korozję i zmęczenie. Może być szeroko stosowany w produkcji form i przemyśle energetycznym. Azotowanie jest niezastąpionym procesem w obróbce mechanicznej, ale nadal istnieją pewne problemy, które wymagają pilnego rozwiązania w procesie azotowania. Na przykład czas procesu jest zbyt długi. Na przykładzie warstwy 0.5 mm zajmie to aż 50h. Jeśli zostanie dodany czas pomocniczy Wraz z obliczeniami, jego czas realizacji wyniesie 3 do 4 dni. W związku z tym będzie to marnować wiele roboczogodzin, zużycia energii elektrycznej i amoniaku. Z tego powodu przyszłe badania nad procesem azotowania powinny koncentrować się na następujących aspektach: jednym jest skrócenie czasu azotowania; drugim jest pogłębienie warstwy infiltracyjnej; trzeci to zmniejszenie zużycia energii; a czwartym jest przejście w kierunku rozwoju zielonej gospodarki.

Ze względu na obfite zasoby ziem rzadkich w Chinach i liczne zalety procesu azotowania ziem rzadkich, innowacje technologiczne i promocję należy wykorzystać, aby w pełni wykorzystać zalety zasobów i technologii, tworząc korzyści w zakresie rozwoju przemysłowego i korzyści ekonomiczne.

Naukowcy zajmujący się materiałoznawstwem i technologią powinni skupić się na innowacjach i promowaniu procesu azotowania metali ziem rzadkich i przeprowadzić głębszą dyskusję na temat jego wewnętrznych praw i mechanizmu azotowania. Ciągle prowadzić badania i rozwój wysokowydajnych katalizatorów ziem rzadkich i dążyć do pełnego zastąpienia konwencjonalnego procesu azotowania procesem azotowania ziem rzadkich, maksymalizując w ten sposób efekt oszczędności energii, redukcji emisji, redukcji zużycia i wydajności wzrost i przedłużenie życia.

Proszę zachować źródło i adres tego artykułu do przedruku: Status aplikacji i trend rozwoju procesu azotowania ziem rzadkich

Minhe Firma odlewnicza są dedykowane do produkcji i zapewniania wysokiej jakości i wysokiej wydajności części odlewniczych (zakres części odlewanych z metalu obejmuje głównie) Cienkościenne odlewanie ciśnieniowe,Odlewanie pod ciśnieniem z komory gorącej,Odlewanie matrycowe w zimnej komorze), Usługa okrągła (usługa odlewania ciśnieniowego,Obróbka CNC,Produkcja form, Obróbka powierzchni). Wszelkie niestandardowe odlewanie ciśnieniowe z aluminium, odlewanie ciśnieniowe magnezu lub znalu / cynku oraz inne wymagania dotyczące odlewów są mile widziane, aby się z nami skontaktować.

Pod kontrolą ISO9001 i TS 16949, wszystkie procesy są przeprowadzane przez setki zaawansowanych maszyn do odlewania ciśnieniowego, maszyn 5-osiowych i innych urządzeń, od blasterów po pralki Ultra Sonic. Minghe ma nie tylko zaawansowany sprzęt, ale także profesjonalny zespół doświadczonych inżynierów, operatorów i inspektorów, aby zrealizować projekt klienta.

Producent kontraktowy odlewów ciśnieniowych. Możliwości obejmują odlewanie ciśnieniowe aluminium w zimnej komorze od 0.15 funta. do 6 funtów, szybka zmiana konfiguracji i obróbka. Usługi o wartości dodanej obejmują polerowanie, wibrowanie, gratowanie, śrutowanie, malowanie, powlekanie, powlekanie, montaż i oprzyrządowanie. Obrabiane materiały obejmują stopy takie jak 360, 380, 383 i 413.

Pomoc w projektowaniu odlewów cynkowych/równoległe usługi inżynieryjne. Zleceniodawca precyzyjnych odlewów cynkowych. Można wytwarzać miniaturowe odlewy, odlewy ciśnieniowe wysokociśnieniowe, odlewy wielopłytkowe, konwencjonalne odlewy formowe, odlewy jednostkowe i niezależne oraz odlewy z uszczelnieniem gniazdowym. Odlewy mogą być produkowane w długościach i szerokościach do 24 cali z tolerancją +/- 0.0005 cala.  

Certyfikowany ISO 9001: 2015 producent odlewanego magnezu, Możliwości obejmują odlewanie ciśnieniowe magnezu do 200 ton gorącej komory i 3000 ton zimnej komory, projektowanie oprzyrządowania, polerowanie, formowanie, obróbka skrawaniem, malowanie proszkowe i płynne, pełna kontrola jakości z możliwościami CMM , montaż, pakowanie i dostawa.

Certyfikat ITAF16949. Dodatkowa usługa odlewania obejmuje casting inwestycyjny,odlewanie piaskowe,Odlewanie grawitacyjne, Utracone odlewanie pianki,Odlewanie odśrodkowe,Odlewanie próżniowe,Trwałe odlewanie form,.Możliwości obejmują EDI, pomoc inżynierską, modelowanie bryłowe i przetwarzanie wtórne.

Przemysł odlewniczy Części Studia przypadków dla: samochodów, rowerów, samolotów, instrumentów muzycznych, jednostek pływających, urządzeń optycznych, czujników, modeli, urządzeń elektronicznych, obudów, zegarów, maszyn, silników, mebli, biżuterii, przyrządów, telekomunikacji, oświetlenia, urządzeń medycznych, urządzeń fotograficznych, Roboty, rzeźby, sprzęt dźwiękowy, sprzęt sportowy, narzędzia, zabawki i inne. 

W czym możemy Ci pomóc dalej?

∇ Przejdź do strony głównej dla Odlewanie ciśnieniowe Chiny

By Producent odlewów ciśnieniowych Minghe |Kategorie: Przydatne artykuły |Materiał tagi: Odlewanie aluminium, Odlew cynkowy, Odlewanie magnezu, Casting tytanu, Odlewanie ze stali nierdzewnej, Odlew mosiężny,Odlew z brązu,Przesyłanie wideo,Historia firmy,Odlew aluminiowy |Komentarze wyłączone