Κράμα χάλυβα κατασκευών – χάλυβας εναζώτωσης 38HMJ, 33H3MF, 25H3M, 34CrAlNi7, 1.8550
Χαρακτηριστικά χάλυβα για εναζώτωση
Ο χάλυβας εναζώτωσης είναι ένας δομικός χάλυβας σχεδιασμένος για επιφανειακή σκλήρυνση μέσω κορεσμού της επιφάνειας του τελικού προϊόντος με άζωτο. Αυτή η διαδικασία αυξάνει σημαντικά τη σκληρότητα και την αντοχή στη φθορά από λειαντικά.
Χημική σύνθεση και πρόσθετα κράματος
Η νιτρίδωση πραγματοποιείται σε κράματα χάλυβα που περιέχουν στοιχεία που σχηματίζουν ανθεκτικά και εξαιρετικά σκληρά νιτρίδια, όπως:
- Αλουμίνιο (Al) – ένα βασικό συστατικό υπεύθυνο για τον σχηματισμό νιτριδίων AlN,
- Χρώμιο (Cr) – αυξάνει τη σκληρότητα και τη σταθερότητα του νιτριδωμένου στρώματος,
- Μολυβδαίνιο (Mo) – βελτιώνει την αντοχή στη σκλήρυνση και αυξάνει την αντοχή,
- Τιτάνιο (Ti) i βανάδιο (V) – δημιουργούν σκληρά νιτρίδια TiN και VN, αυξάνοντας την αντοχή στη φθορά.
Οι χάλυβες μεσαίου άνθρακα με περιεκτικότητα σε άνθρακα 0,25-0,45% νιτριδώνονται συχνότερα.
Νιτριδωμένος χάλυβας – ιδιότητες του νιτριδωμένου στρώματος
Χάρη στην προσεκτικά επιλεγμένη περιεκτικότητα σε στοιχεία κράματος, οι νιτριδιώσιμοι χάλυβες παράγουν ένα εξαιρετικά σκληρό επιφανειακό στρώμα. Αυτό το στρώμα χαρακτηρίζεται από:
- Σταθερή σκληρότητα έως 500°C, που σημαίνει ότι ακόμα και μετά τη θέρμανση δεν μαλακώνει,
- Αντοχή στην τριβή και την κόπωση του υλικού, γεγονός που αυξάνει την ανθεκτικότητα των εξαρτημάτων που λειτουργούν σε δύσκολες συνθήκες.
Η διαδικασία νιτρίδωσης και οι παράμετροί της
Ο βασικός παράγοντας που καθορίζει τις ιδιότητες του νιτριδωμένου στρώματος είναι η χημική σύνθεση του χάλυβα, ενώ το βάθος σκλήρυνσης εξαρτάται κυρίως από τον χρόνο της διεργασίας. Οι παράμετροι νιτρίδωσης περιλαμβάνουν:
- Διάρκεια – από 24 έως 72 ώρες,
- Θερμοκρασία διεργασίας - περίπου 500 ° C,
- Περιβάλλον νιτρίωσης – παραμένοντας σταθερό, χωρίς να επηρεάζονται οι τελικές ιδιότητες της στρώσης.
Οι χάλυβες νιτρίδωσης χρησιμοποιούνται ευρέως στην παραγωγή εξαρτημάτων μηχανών ακριβείας, εργαλείων και εξαρτημάτων που απαιτούν εξαιρετική αντοχή στην τριβή και στις υψηλές θερμοκρασίες.
Σκληρότητα του νιτριδωμένου στρώματος
Μέγιστη σκληρότητα μετά από νιτρίδωση
Η υψηλότερη σκληρότητα στην κλίμακα Vickers ( HV ) μετά από νιτρίδωση φαίνεται από:
- Χάλυβες χρωμίου-μολυβδαινίου-αλουμινίου (περίπου 1% Αλ) - 1000–1200 HV,
- Χρώμιο-μολυβδαίνιο-βανάδιο - 800–900 HV,
- Χρώμιο - περίπου 700 ΥΒ.
Αυτή η σκληρότητα επιτυγχάνεται μόνο σε ένα λεπτό επιφανειακό στρώμα ( 0,1-0,2 mm ), ενώ το συνολικό βάθος σκλήρυνσης είναι μερικά δέκατα του χιλιοστού.
Νιτρίδωση χάλυβα - διαδικασία θερμικής επεξεργασίας πριν και μετά την νιτρίδωση
Η εναζώτωση πραγματοποιείται σε αντικείμενα που έχουν υποστεί προηγούμενη θερμική επεξεργασία και μετά τη διαδικασία, πραγματοποιείται μόνο λείανση . Οι μηχανικές ιδιότητες του πυρήνα μπορούν να ρυθμιστούν επιλέγοντας κατάλληλα τη θερμοκρασία σκλήρυνσης ( πάνω από 500°C ).
Σκληρότητα και επιλογή χάλυβα για νιτρίδωση
Ο χάλυβας εναζώτωσης χαρακτηρίζεται από υψηλή σκληρότητα χάρη στην αυξημένη περιεκτικότητα σε άνθρακα και κραματικά στοιχεία.
Για αυτόν τον λόγο δεν χρειάζεται να επιλέξετε χάλυβα όσον αφορά την σκληρότητα - οι περισσότεροι τυπικοί χάλυβες εναζώτωσης πληρούν τις απαιτήσεις αντοχής ακόμη και για μεγαλύτερες διατομές.
Η διαδικασία εναζώτωσης παράγει ένα εξαιρετικά σκληρό και ανθεκτικό επιφανειακό στρώμα με ελάχιστη χρήση εξειδικευμένων ποιοτήτων χάλυβα. Η υψηλή σκληρότητα των εναζωτωμένων χαλύβων επιτρέπει την πλήρη αξιοποίηση των ιδιοτήτων τους χωρίς την ανάγκη πολύπλοκων διαδικασιών επιλογής υλικών.
Τα υπόλοιπα δίνονται σε χάλυβες που μπορούν να νιτριδωθούν
Εκτός από τους τυπικούς νιτριδιώσιμους χάλυβες, το άζωτο μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη σκλήρυνση της επιφάνειας ορισμένων θερμικά επεξεργάσιμων , ανθεκτικών στη διάβρωση και ταχυπλόων χαλύβων.
Σύμβολο της ποιότητας χάλυβα σύμφωνα με το PN, στην ονομασία της ποιότητας ο αριθμός στην αρχή υποδεικνύει τη μέση περιεκτικότητα σε άνθρακα σε εκατοστά του %, και στη συνέχεια τα γράμματα υποδεικνύουν
H – Χρώμιο
Μ – Μολυβδαίνιο
F – Βανάδιο
J – Al
τότε, εάν υπάρχουν αριθμοί μετά τα γράμματα, αυτοί υποδεικνύουν τη μέση περιεκτικότητα ενός δεδομένου συστατικού σε %.
38HMJ – χάλυβας χρωμίου-μολυβδαινίου-αλουμινίου 34CrAlNi7,1.8550
25H3M – χάλυβας χρωμίου-μολυβδαινίου 32CrMo12, 1.7361, 31CrMo12, 1.8515, 722M24, 24CrMo13-6
33H3MF – χάλυβας χρωμίου-μολυβδαινίου-βαναδίου 31CrMoV9, 1.8519, 30CrMoV9, 1.7707, 31CrMoV10
Άλλοι δομικοί χάλυβες κραμάτων
κράματα δομικών χαλύβων για ενανθράκωση
χάλυβας εναζώτωσης
δομικό κράμα χάλυβα ελατηρίου
δομικοί χάλυβες ρουλεμάν κραμάτων
δομικό κράμα χάλυβα για θερμική επεξεργασία
κράμα χάλυβα κατασκευών για λειτουργία σε υψηλές θερμοκρασίες – χάλυβας λέβητα