فولاد نیتراته – کاربرد فولاد نیتراته-خواص فولاد نیتراته- فولاد نیتروره-نیتریده کردن-Nitriding

فولاد نیتراته یا فولاد نیتروره از فولادهای آلیاژی می باشد که توسط یک فرآیند شیمیایی تشکیل می شوند. در این فرآیند نیتروژن اتمی با عناصر سطح قطع تماس پیدا کرده. و نیتریدهای سخت و پایدار را تشکیل می دهد که به سطح فولاد نفوذ می کند. در اثر این فرآیند یک لایه سفید روی سطح فولاد پدید می آید که باعث افزایش سختی فولاد می شود.

فولاد نیتراته

فولاد نیتراته - کاربرد فولاد نیتراته-خواص فولاد نیتراته- فولاد نیتروره-نیتریده کردن-Nitriding

هدف از نیتراته کردن فولادها

با نیتراته کردن، سطحی خیلی سخت و مقاوم به سایش به وجود می آید. به خاطر دمای بازپخت پایین (حدود 500 درجه سانتی گراد) تابیدگی خیلی جزئی در قطعه کار ایجاد می شود. و نیز به خاطر حذف عمل کوئنچ، هیچگونه تنشی در آن ایجاد نمی شود.

کاربرد فولاد نیتراته

فولادهای نیتراته در ابزار سازی برای ساخت انواع فرامین و نیز قالب های پرس کاری. مواد مصنوعی، لاستیک، قالب های تزریق، مواد ترموپلاستیکی. اجزا قالب های اکستروژن پیوسته مواد مصنوعی و ماشین های تزریق به کار می رود.

در نیتراته کردن فولادهای آلیاژی حاوی کروم، آلومینیوم و گاهی نیکل. دمای آنها را تا درجه حرارت 500 الی 520 درجه سانتیگراد در جریان گاز آمونیاک بازپخت می کنند. روش دیگری وجود دارد که در آن برای نیتراته کردن فولادهای آلیاژی فوق. آنها را در حمام مذاب نمک سیانید با درجه حرارت 550 الی 570 درجه سانتیگراد بازپخت می کنند.

در این عملیات حرارتی بازپخت، نیتروژن داخل سطح قطعه کار نفوذ کرده. و به خاطر پیوند با عناصر آلیاژی، باعث افزایش فوق العاده سختی در سطح آن می شود. با این روش به سختی ویکرز HV 1000 که معادل بیش از سختی راکول HRC 68 است. می توان دست یافت که این سختی را می توان تا دمای 500 درجه سانتی گراد بدون تغییر مشاهده کرد. اگر قرار است قسمت هایی از قطعه نرم باقی بماند. این قسمت ها با قلع اندود کاری پوشانده می شود.

فولاد نیتراته

ضخامت لایه نیتراته بسته به مدت زمان بازپخت، روش نیتراته و نوع فولاد نیتراته چند دهم میلیمتر می باشد. عیب این روش بازپخت طولانی مدت آن است. مدت زمان لازم برای عمق سخت کاری حدود 0/1mm. در نیتراته حمام نمک و گاز به ترتیب 2 و 8 ساعت می باشد.

از آنجا که تغییرات (گرادیان) سختی از سطح قطعه کار به طرف مغز آن آرام است. کنده شدن سطح سخت آن به سختی امکان پذیر است. با اینهمه از ایجاد لبه های تیز و پره های نازک در قطعه کار پرهیز شود. چون در این موارد عمل نیتراته از دو طرف انجام می پذیرد. مغزی چقرمه و نرم باقی نمی ماند. در قطعات جدار نازک لبه قطعات گرد و مدت زمان نیتراته کوتاه شود. بهسازی فولادها مفید است. زیرا در حالت بهسازی خواص مکانیکی بهتری داشته. و جهت ایجاد لایه نیتراته بدون عیب و محکم ساختار بهسازی شده است.

نیتریده کردن

نیتریده کردن یا نیتروژن دهی (Nitriding) یک نوع عملیات حرارتی است. که نیتروژن را بر روی سطوح یک فلز واپخش می کنند تا یک پوسته سخت ایجاد شود. در این فرآیند فلز در محیط غنی از نیتروژن تا دمای پایین تر از دمای AC1 گرم می شود. و با نگهداری فلز در این دما به مدت زمان کافی، نیتروژن به داخل آلیاژ نفوذ می کند. با نفوذ نیتروژن و تشکیل انواع نیتریدها، لایه سطحی آلیاژ سخت می گردد.

بنابراین بعد از عملیات نیازی به کوئنچ کردن نمی باشد. از این فرآیند بیشتر برای فولادهای کم کربن، کم آلیاژ استفاده می شود. همچنین باری فولادهای کربن متوسط و کربن بالا، تیتانیم، آلومینیوم، کروم، وانادیم و مولیبدن نیز استفاده می شود. این عناصر هنگام تماس با نیتروژن اتمی در سطح قطعه، نیتریدهای پایدار و سخت مانند نیتریدهای کروم. نیترید تیتانیوم، نیترید آلومینیوم و مواد دیگر تشکیل می دهند.

در واقع سختی زیاد لایه های سطحی فولادهای نیتریده شده. ناشی از وجود همین ذرات بسیار ریز و پراکنده نیتریدهای آلیاژی می باشد.

نیتروژن لازم برای این فرآیند را می توان با تجزیه گاز آمونیاک با نمک های سیانیدی به دست آورد.

کاربردها

از این فرآیند بیتشر برای عملیات حرارتی فولادها برای ساخت قطعاتی چون چرخ دنده ها، میل بادامک. پیرو بادامک، اجزای شیرآلات، مارپیچ اکسترودر، ابزارهای ریخته گری دایکست، قالب های فورجینگ. اجزای تفنگ، انژکتورها و قالب های تزریق پلاستیک استفاده می شود.

تاریخچه

بررسی سیستماتیک اثر نیتروژن بر خصوصیات سطح فولاد از دهه 1920 آغاز شد. تحقیقات در مورد نیترید کردن گازی به طور مستقل در آمان و آمریکا آغاز شد. این روند با اشتیاق در آلمان مورد استفاده قرار گرفت و چندین سری فولاد با کمک نیتروژن دهی تولید شد. استقبال در آمریکا کمتر چشمگیر بود. با توجه به تقاضای بسیار اندک، روند کار در ایالات متحده فراموش شد. پس از جنگ جهانی دوم، این روند از اروپا دوباره آغاز شد. در دهه های اخیر تحقیقات زیادی برای درک ترمودینامیک و سینتیک واکنش های موجود انجام شده است.

فرآیندها

نیتروژن دهی با گاز

در نیتروژن دهی با گاز، اهداکننده معمولاً یک گاز غنی از نیتروژن مانند آمونیاک (NH3) است. به همین دلیل به آن نیتروژن دهی با آمونیاک نیز گفته می شود. این فرآیند در محدوده دمایی پایداری فریت (پایین تر از درجه حرارت یوتکتوئید). و معمولاً بین 495 – 565 درجه سانتی گراد درکوره های الکتریکی انجام می گیرد.

از انواع فرآیندهای نیتروژن دهی گازی می توان فرآیند های زیر را نام برد:

  1. نیتروژن دهی توسط آمونیاک مخلوط با گاز / مکمل ازت (نیتروژن) با یک گاز خنثی
  2. نیتروژن دهی توسط آمونیاک مخلوط با گازهای مکمل اکسیژن زا (اکسی نیتریدینگ)
  3. نیتروژن دهی توسط آمونیاک مخلوط با گازهای مکمل مونوکسید کربن (CO). یا دی اکسید کربن (CO) و یا گازهای غنی از کربن مثل بوتان و پروپان (نیتروکربورایزینگ)
  4. نیتروژن دهی توسط آمونیاک مخلوط با ترکیب گازی گوگرد دار (سولفونیتریدینگ)
  5. گازدهی چند مرحله ای با ترکیبی از روش های بالا

فولاد نیتراته

نیتروژن دهی حمام نمک

در نیتروژن دهی حمام نمک، عامل اهدا کننده نیتروژن معمولاً یک نمک حاوی نیتروژن مانند نمک سیانید است. این عامل علاوه بر نیتروژن، کربن نیز اهدا می کند. که باعث ایجاد یک فرآیند کربو نیترید دهی (نیتروکربورایزینگ) می شود. نیتروژن دهی مانع معمولاً در حمام نمک مذاب سیانیدی و یا سیاناتی و به چندین روش انجام می گیرد.

در این فرآیند، قطعات توسط گیره درون کوره قرار گرفته. و عملیات در دمای 500 – 565 و برای زمان 1-10 ساعت انجام می گیرد. و برای کنترل روی دما معمولاً از کوره الکتریکی استفاده می شود. پس از شروع گرما دهی به کوره و قبل از رسیدن به دمای 150. هوای موجود در کوره از آن خارج می گردد. تا از اکسید شدن سطح قطعات و اجزا درون کوره جلوگیری شود. سپس گاز آمونیاک خشک (NH3 %99/98) کوره دمیده شده و در سطح قطعه تجزیه می گردد. و نیتروژن اتمی به سطح قطعه نفوذ می کند. و در اثر انجام واکنش با عناصر آلیاژی، نیتریدهای مختلف ایجاد می شود.

فولاد نیتراته

  1. نیتروژن دهی یک مرحله ای: در این روش، تجزیه آمونیاک حدود 15 – 30% و دمای کاری حدود 500-525 می باشد. ضخامت لایه سفید در این حالت زیاد می باشد و موجب ترد شدن قطعه می گردد.
  2. نیتروژن دهی دو مرحله ای: این فرآیند که به Floe Process معروف است. موجب به حداقل رساندن لایه سفید می گردد. مرحله اول شامل یک عملیات حرارتی در دمای 525 یا 20 درصد تجزیه آمونیاک. و به مدت 5-10 ساعت می باشد. در مرحله دوم دما تا 550 درجه سانتی گراد بالا برده می شود. و میزان تجزیه آمونیاک 80 تا 85 درصد خواهد بود.

نیتروژن دهی پلاسما یا یونی

یکی از روش های پیشرفته مهندسی سطح نیتروژن دهی پلاسمایی می باشد. که طی آن نیتروژن اتمی در محیط خلا و از طریق هاله پلاسما درون سطح قطعه نفوذ کرده. و با ایجاد فازهای نیتریدی و بین نشینی باعث بهبود خواص سطح فلز می شود.

برای انجام این فرآیند، گاز نیتروژن و هیدروژن با فشار حدود 0.5 تا 10 میلی بار. به همراه درصد مشخصی متان وارد محفظه ای خلا می شود. بدنه محفظه به قطب مثبت و قطعه کار نیز به قطب منفی وصل می شود. در نتیجه بدنه محفظه به عنوان کاتد و قطعه به عنوان آند واقع می شود. در اثر اعمال اختلاف پتانسیل 500 تا 1000 ولتی بین قطب های منفی و مثبتف ذرات گاز یونیزه شده. و به سمت آند (قطعه) شتاب می گیرند. بعد از برخورد 90 درصد انرژی ذرات به انرژی حرارتی تبدیل شده. و دمای مورد نیاز برای نیتروژن دهی فراهم می شود. پس از چند دقیقه از شروع فرآیند، نیتروژن اتمی در سطح قطعه نفوذ کرده. و لایه های مختلف نیتریده را پدید می آورد.

در این فرآیند فقط بخش هایی از قطعه که در معرض بمباران ذرات یونیزه شده قرار دارند. نیتریده می شوند در نتیجه با پوشش سطح قطعه. می توان از نیتریده شدن مناطقی که مورد نظر نیستند، جلوگیری کنیم.

از گازهای هیدورژن و آرگون پیش از انجام این فرآیند برای تمیز کردن سطح قطعه. و از بین بردن لایه های اکسیدی آن برای افزایش کیفیت فرآیند استفاده کند.

قطعه نیتریده شده به روش نیتروژن دهی پلاسما در اکثر مواقع آماده مصرف می باشد. این قطعه نیازی به ماشین کاری، پولیش و یا فرآیندهای مشابه پس از نیتروژن دهی ندارد. در نتیجه این پروسه بسیار کاربر پسند است و به صرفه جویی در انرژی کمک می کند.

مواد برای نیتریده کردن

فولاد های 9300,8700,8600,6100,5100,4300,SAE4100 و سری 9800,فولاد های ضد زنگ، برخی فولاد ابزار (مانند H13 و P20) و چدن های خاص فولادهایی هستند که فرآیند نیتریده کردن آن های آسان است. بطور ایده آل فولادهای مورد استفاده برای نیترید کردن. باید ابتدا مراحل سخت کاری و فرآیند برگشت دادن را گذرانده باشند. و دمای مورد نیاز برای نیتریده کردن آنها کمتر از دمای آخرین فرآیند برگشت دادن انجام شده باشد.

در سال 2015 نیتریده کردن برای بوجود آوردن یک ریزساختار دو رشته ای (duplex microstructure). در یک آلیاژ منگنزی آهن برای افزایش خواص مکانیکی استفاده می شد.

نیروژن دهی فولادها

نیتروژن دهی یک عملیات ترموشیمیایی است که در آن، نیتروژن به روش های مختلف به سطح فولاد اضافه می شود. به صورت کلی هر نوع فولادی که حاوی آلیاژهای نیترید – ساز باشد را می توان نیتریده کرد. کروم، مولیبدن، تیتانیوم، وانادیم و ترجیحاً آلومینیوم جزو این عناصر آلیاژی هستند. این فولادها نیترژون را از طریق واپخش بر روی سطح خارجی از مواد واسطه اطرافشان جذب می کنند.

پس از فرآیند ساخت نیترید، فولاد سطحی بسیار سخت و ضدسایش پیدا می کند. که این سختی می تواند در برابر 600 تا 800 برینل (بسته به گرید و نوع فولاد) باشد. بیشترین مقدار سختی دقیقاً روی سطح اتفاق نمی افتد بلکه چند صدم میلیمتر زیر سطح ایجاد می شود. به لایه ی سطحی نیتریدهای آهن  ʹγ و ɛ، لایۀ ترکیبی یا لایۀ سفید گفته می شود. در زیر این لایه ترکیبی، نفوذ نیتروژن تا یک ضخامتی ادامه می یابد (ناحیۀ نفوذی). و عمق این لایه نیتروره کمتر از یک میلی متر و در صنعت حدود 0.3 تا 0.6 میلی متر است.

فولاد نیتراته

برخلاف کربن دهی، در نیتروژن دهی نیازی به تغییر شکل ساختاری به آستنیت نبوده. و این فرآیند در درجه حرارت های پایین (زیر درجه حرارت یوتکتوئید. یعنی در حدود 591 درجه سانتی گراد) انجام می شود. زیرا نیتروژن هم در آهن  α و هم در آهن γ می تواند نفوذ کند. در صنایع معمولاً فرآیند نیتروژن دهی در دمای 500 – 525 درجه سانتی گراد انجام می شود.

با افزایش دمای نیتروژن دهی، عمق نیتروره افزایش و سختی کاهش پیدا می کند. حداکثر دمای نیتروژن دهی حدود 610 درجه سانتی گراد و حداقل آن حدود 480 درجه سانتی گراد است. در این محدوده دماییف فولاد را برای مدت زمان مشخصی با مواد نیتروژن ده در تماس قرار می دهند. نیتروژن اتمی در امتداد مرزدانه ها به لایه سطحی نفوذ کرده. و از آنجا نفوذ به داخل دانه ها انجام می شود. در ادامه فرآیند نیتریده های آهن و نیتریدهای آلیاژی تشکیل شده و رشد می کنند.

انواع نیتریدهای تشکیل شده در نیتریده کردن فولاد

با توجه به نمودار فازی آهن – نیتروژن، به ترتیب افزایش درصد نیتروژن. فازهایی که در ضمن این عملیات در لایه سطحی فولاد ساده کربنی تشکیل می شود عبارتند از:

  1. نیترید آلفا: محلول جامد نیتروژن در آهن با شبکه BCC.
  2. نیترید گاما پیرین: اگر مقدار نیتروژن موجود بیشتر از حد حلالیت آن در فاز آلفا باشد.
  3. نیترید اپسیلن: اگر مقدار نیتروژن بیشتر از 6 درصد باشد.
  4. نیترید زتا: اگر نیتروژن بیشتر از 11 درصد و دما کمتر از 500 درجه سانتی گراد باشد.
  5. نیترید گاما: محلول جامد بین نشین نیتروژن در آهن FCC و دما بالاتر از 590 درجه سانتی گراد باشد.

فولاد رسول دلاکان

با سالها تجربۀ ارزشمند و گرانبها در عرصه تأمین و توزیع انواع ورق آلیاژی و انواع فولاد آلیاژی. با گواهینامه ها و آنالیزهای معتبری که ضمیمه محصولاتش به مشتریان خویش ارائه داده است. توانسته رضایتمندی مشتریان خویش را همواره فراهم آورد.

صنعتگر شریف و گرامی از اینکه ما را جهت خرید کالا (فولاد آلیاژی) مورد نیاز خویش. انتخاب می نمایید از شما سپاسگزاریم.

ارتباط با ما
02128423820 – 09122136675– 09922704358
واتس آپ: 09122136675
اینستاگرام: fooladdalakan
ایمیل : fooladrasuldalakan@gmail.com

فولاد آلیاژی
فولاد زنگ نزن PH-بررسی خوردگی حفره ای در فولاد زنگ نزن 17-4 PH ترمیم شده

فولاد زنگ نزن PH-بررسی خوردگی حفره ای در فولاد زنگ نزن PH 17-4 ترمیم شده به روش جوشکاری در محلول 3.5% نمک طعام-ترکیب عالی از خواص مکانیکی PH 17-4 و کاربرد گسترده آن در تجهیزات دریایی و صنایع نظامی و نیز گرانتر بودن ساخت این فولاد از سایر فولادهای زنگ نزن، باعث آن شد. تا در صورت وجود عیوب سطحی در قطعه، این مکان ها با استفاده از جوشکاری ترمیم شوند. در این تحقیق، عملیات جوشکاری ترمیمی GTAW انجام شد. و سپس خوردگی حفره ای در مناطق فلز پایه، فلز جوش و HAZ در محلول 3.5% نمک طعام. با اندازه گیری های الکتروشیمیایی و همچنین مشاهدات میکروسکوپی مطالعه گردید.

فولاد آلیاژی
سیم بکسل – طناب فولادی

سیم بکسل – طناب فولادی-سیم بکسل یا طناب فولادی (Wire rope) نوعی طناب است. که از الیاف فولاد تولید می شود.و مجموعه ای از سیم، لایه سیم و مغزی است. الیاف فولادی به صورت مارپیچ به هم تابید می دهند و یک طناب را تشکیل می دهند.به طور کلی طناب های فولادی از یکی از سه نوع ماده اولیه زیر تولید می شوند:مفتول فولادی استنلس استیل-مفتول فولادی گالوانیزه-مفتول فولادی بدون روکش یا غیر گالوانیزه:

فولاد آلیاژی
شمش فولادی – مشخصات انواع شمش فولادی برای تولید میلگرد-شمش فابریک-شمش بلوم و CCM

شمش فولادی – مشخصات انواع شمش فولادی برای تولید میلگرد-شمش فابریک-شمش بلوم و CCM-در ضمن در بعضی از کشورها مانند چین و اکراین و به دلیل تولید بالای فولاد. و عدم توازن تولید و ظرفیت دستگاه ccm و در بعضی از موارد. بنابر درخواست مشتری، بلوم یعنی در سایزهای 180 به بالا تولید می گردد. و بعداً طی یک مرحله نورد به ابعاد شمش بیلت 160 به پایین تبدیل می گردد.چنانچه شمش در سایزهای بالاتر تولید شود. و پس از گذراندن فرآیند نورد به سایز مورد نظر جهت استفاده در نوردهای مقاطع تولید شود. آن شمش را در اصطلاح فابریک می نامند.