질화 처리
질화 기어
질화 처리는 특정 온도의 특정 매체에서 질소 원자가 공작물의 표면에 침투하는 화학 열처리 공정을 말합니다. 질화 제품은 내마모성, 내피로성, 내식성 및 고온 내성이 우수합니다.
여기에서 우리는 Netrex의 비디오를 살펴보겠습니다. Netrex는 질화가 무엇인지 아주 잘 설명합니다.
질화 처리 소개
전통적인 합금강 재료의 알루미늄, 크롬, 바나듐 및 몰리브덴 원소는 질화에 매우 유용합니다. 이러한 원소가 질화 온도에서 초기 질소 원자와 접촉하면 안정적인 질화물이 형성됩니다.
특히, 몰리브덴 원소는 질화물을 생성하는 원소로 작용할 뿐만 아니라, 질화 온도에서 발생하는 취성을 감소시키는 작용도 한다. 니켈, 구리, 실리콘, 망간 등과 같은 다른 합금강의 원소는 질화 특성에 크게 기여하지 않습니다.
일반적으로 강에 하나 이상의 질화물 형성 원소가 포함되어 있으면 질화 후 효과가 비교적 좋습니다. 그 중 알루미늄은 가장 강한 질화물 원소이며, 0.85~1.5%의 알루미늄으로 질화하면 가장 좋은 결과를 얻을 수 있습니다.
크롬 함유 크롬강에 관한 한, 함량이 충분하면 좋은 결과도 얻을 수 있습니다. 그러나 질화층이 매우 부서지기 쉽고 벗겨지기 쉽기 때문에 합금을 포함하는 탄소강은 없으며 질화강에는 적합하지 않습니다.
일반적으로 사용되는 질화강은 다음과 같이 6가지가 있습니다.
(1) 알루미늄을 함유한 저합금강(표준 질화강)
(2) SAE 4100, 4300, 5100, 6100, 8600, 8700, 9800 시리즈 크롬 함유 중탄소 저합금강.
(3) 열간 가공 금형강(크롬 약 5% 함유) SAE H11(SKD{3}}) H12, H13
(4) 페라이트계 및 마르텐사이트계 스테인리스강 SAE 400 시리즈
(5) 오스테나이트계 스테인리스강 SAE 300 시리즈
(6) 석출경화 스테인리스강 17-4PH, 17-7PH, A-286 등
알루미늄을 함유한 표준 질화강은 질화 후 고경도 및 고내마모성 표면층을 얻을 수 있지만 경화층도 매우 부서지기 쉽습니다. 이에 반해 크롬함유 저합금강은 경도가 낮지만 경화층이 더 단단하고 표면도 상당한 내마모성과 내빔성을 갖는다. 따라서 재료를 선택할 때 재료의 특성에주의를 기울이고 재료의 장점을 최대한 활용하여 부품의 기능을 충족시켜야합니다. H11(SKD61) D2(SKD{5}})와 같은 공구강은 높은 표면 경도와 높은 코어 강도를 가지고 있습니다.
효과
강철 부품의 내마모성, 표면 경도, 피로 한계 및 내식성을 향상시킵니다.
기술 프로세스
질화 전 부품 표면 세척
대부분의 부품은 가스 탈지에 의해 탈지 직후에 질화될 수 있습니다. 일부 부품도 휘발유로 세척해야 하지만, 질화 전 최종 가공 방법에서 연마, 연삭, 연마 등을 사용하면 질화를 방해하는 표면층이 생성되어 질화 후 불균일하거나 불균일한 질화가 발생할 수 있습니다.
굽힘 등의 불량이 발생했습니다. 이때 표면층을 제거하기 위해서는 다음 두 가지 방법 중 하나를 사용하여야 한다. 첫 번째 방법은 먼저 가스를 사용하여 질화하기 전에 오일을 제거합니다. 그런 다음 알루미나 분말을 사용하여 표면을 분사합니다(연마 세척). 두 번째 방법은 표면에 인산염 코팅을 적용하는 것입니다.
질화로의 배기
처리 된 부품을 질화로에 넣고 가열로 덮개를 밀봉하여 가열하지만 150도까지 가열하기 전에 가열로를 소진해야합니다. 노의 주요 기능은 암모니아가 분해될 때 폭발성 가스가 공기와 접촉하는 것을 방지하고 처리 대상 및 지지체 표면의 산화를 방지하는 것입니다.
사용 가스는 암모니아와 질소입니다. 퍼니스의 공기를 제거하기 위한 필수 사항은 다음과 같습니다.
①가공할 부품을 장착한 후 로 덮개를 밀봉하고 무수암모니아 가스를 시작하여 가능한 한 높은 유속을 유지한다.
② 가열로의 자동 온도 조절을 150도로 설정하고 가열을 시작합니다(로 온도는 150도보다 높을 수 없음).
③로내의 공기가 10% 이하로 제거되거나 배기가스에 NH3가 90% 이상 함유되어 있을 때, 노의 온도는 질화온도까지 상승한다.
암모니아 분해율
질화는 다른 합금 원소를 초기 질소와 접촉시켜 수행되지만, 초기 질소의 생성은 암모니아 가스가 가열된 강철과 접촉하여 암모니아의 분해를 촉진할 때 강철 자체가 촉매가 되는 것입니다.
암모니아 하에서 다양한 분해율로 질화를 수행할 수 있지만 일반적으로 분해율은 15-30%이고 질화에 필요한 두께는 4-10시간 이상 유지되며 처리 온도는 약 520도 .
식히다
대부분의 산업용 질화로는 열 교환기가 있어 질화 작업이 완료된 후 가열로 및 가공 부품을 신속하게 냉각합니다. 즉, 질화가 완료된 후 화력을 차단하여 노의 온도를 약 50도 정도 낮추고 암모니아 유량을 2배로 증가시켜 열교환기를 가동시킨다.
이때 배기관에 연결된 유리병에 기포가 넘치지 않는지 관찰하여 노의 양압을 확인한다. 로에 도입된 암모니아 가스가 안정한 후, 로 내의 양압이 유지될 때까지 암모니아의 유량을 감소시킬 수 있다.
로 온도가 150도 이하로 떨어지면, 상술한 바와 같이 로 내의 가스 제거 방법을 사용하여 공기 또는 질소를 도입한 후 로 커버를 열 수 있다.
가스 질화
가스 질화는 1923년 독일 AF ry에 의해 출판되었습니다. 작업물을 노에 넣고 NH3 가스를 500-550도의 질화로에 직접 공급하고 20-100 시간 동안 유지하여 NH3 가스를 분해합니다. 원자 상태로.
(N) 가스와 (H) 가스에 의한 질화 처리는 강철 표면에 내마모성 및 내식성 화합물 층을 생성하는 주요 목적입니다. 두께는 약 0.02-0.02m/m이고 성질은 Hv 1000 ~ 1200으로 매우 단단하고 매우 부서지기 쉽습니다. NH3의 분해율은 유량과 온도에 따라 달라진다.
유속이 클수록 분해율이 낮을수록 유속이 작을수록 분해율이 높아지고 온도가 높을수록 분해율이 높아집니다. 온도가 낮을수록 분해율이 낮아집니다. NH3 가스는 다음과 같이 570도에서 열분해됩니다.
NH3 →〔N〕Fe 플러스 3/2 H2
그런 다음 분해된 N이 강철 표면으로 확산되어 형성됩니다. Fe{0}}N 가스 질화의 일반적인 단점은 경화층이 얇고 질화 시간이 길다는 것입니다.
가스 질화는 질화를 위한 NH3의 분해로 인해 효율이 낮으므로 일반적으로 Al, Cr, Mo 및 기타 질화 원소를 포함하는 질화에 적합한 강을 선택하도록 고정되어 있습니다. 그렇지 않으면 질화가 불가능합니다.
일반적으로 JIS 및 SACM1이 사용됩니다. 새로운 JIS, SACM645 및 SKD61은 강화 및 강화 처리를 통해 담금질 및 템퍼링이라고도 합니다. Al, Cr, Mo 등은 모두 변태점 온도를 높이는 원소이기 때문에 담금질 온도가 높고 템퍼링 온도도 일반 구조용 합금강보다 높습니다. 템퍼링 취성은 질화 온도에서 장시간 가열시 발생하므로 사전에 담금질 및 템퍼링 처리를 적용합니다.
NH3 가스 질화는 표면이 거칠고 단단하며 오랜 시간으로 인해 부서지기 때문에 분쇄가 쉽지 않으며 오랜 시간이 경제적이지 않습니다. 그것은 플라스틱 사출 성형기의 공급 튜브 및 나사 막대의 질화에 사용됩니다.
액체 질화
액체 연질화의 주요 차이점은 질화층에 Fe3Nε 상이 있고 Fe4Nr 상이 존재하지만 Fe2Nξ 상 질화물이 없다는 것입니다. ξ상 화합물은 질화공정에서 단단하고 부서지기 쉬우며 인성이 열악한 액체 연질화 방법은 녹을 제거하고, 탈지하고, 공작물을 예열하고 질화 도가니에 넣는 방법입니다.
도가니는 TF{0}}를 주염으로 하여 몇 분에서 몇 시간 동안 560-600도까지 가열합니다. , 질화층의 깊이는 가공물에 가해지는 외부 하중의 크기에 따라 결정됩니다. 가공하는 동안 공기 튜브를 도가니 바닥에 삽입하여 일정량의 공기 질화제를 CN 또는 CNO로 분해하여 작업 표면으로 침투하여 확산시켜 공작물 표면의 최외곽 화합물이 N 및 소량의 C 및 확산층의 8-9 중량%입니다.
질소 원자는 -Fe 염기로 확산되어 강철을 더 피로에 강하게 만듭니다. 질화 기간 동안 CNO의 분해 및 소모로 인해 처리의 6-8시간 동안 지속적으로 염의 조성을 테스트하여 풍량을 조정하거나 새로운 염을 추가할 필요가 있습니다.
액체 연질화 처리에 사용되는 재료는 철 금속입니다. 표면 경도가 Al, Cr, Mo, Ti를 포함하는 경우 질화 후 표면 경도가 더 높고 금 함량이 많을수록 탄소강 Hv 350 -650, 스테인리스강 Hv {{1}와 같은 질화 깊이가 얕아집니다. }, 질화강 Hv 800-1100.
액체 연질화는 실린더 라이너 가공, 밸브 가공, 피스톤 배럴 가공 및 비변형 금형과 같은 내마모성 및 내피로성 자동차 부품, 재봉틀, 카메라 등에 적합합니다. 액체 연질화를 사용하는 국가에는 서유럽 국가, 미국, 소련 및 일본이 있습니다.
이온 질화
이 방법은 질화로에 작업물을 넣고 미리 노를 10-2-10-3 Torr(㎜Hg)까지 진공처리한 후 N2 가스 또는 N2 + H2 혼합 가스를 도입하고 로를 {{4}에 도달하도록 조정합니다. } Torr, 노 본체를 양극에 연결하고 공작물을 음극에 연결하고 두 극 사이에 수백 볼트의 DC 전압을 인가합니다.
이때 노 안의 N2 가스는 양이온으로 밝게 배출되어 작업면으로 이동합니다. 전압이 급격히 떨어지면 양이온이 음극 표면으로 고속으로 돌진하여 운동 에너지를 가스 에너지로 변환하여 질소 이온의 영향으로 표면 온도가 상승 할 수 있습니다. 공작물의 질소 이온과 결합하기 위해 Fe.CO 및 기타 요소가 튀었습니다. FeN은 그 결과 질화철이 공작물에 서서히 흡착되어 질화를 생성합니다.
이온 질화는 기본적으로 질소를 사용하지만 탄화수소 가스를 첨가하면 이온 연질화에 사용할 수 있지만 일반적으로 이온 질소라고 합니다. 용광로에 채워진 혼합 가스(N2 + H2)의
순수 이온 질화 시 작업 표면의 단상 r'(Fe4N) 구조에 N 함량이 5.7~6.1% wt%로 포함되어 있을 때 층의 두께는 1{14}}μm 이내입니다. 복합층이 강하고 다공성이 아니며 쉽게 떨어지지 않습니다. 질화철은 공작물에 지속적으로 흡수되어 내부로 확산되기 때문에 표면에서 내부로의 구조는 FeN → Fe2N → Fe3N → Fe4N 순으로 변화하며, 단상 ε(Fe3N)은 5를 포함합니다.{13 }}.0중량%의 N, 단상 ξ(Fe2N)는 11.{18}}.35중량%를 포함합니다.
이온 질화는 먼저 r상을 생성한 다음 추가합니다. 탄화수소, 화합물층 및 확산층이 입실론상으로 변화하는 경우 확산층의 증가가 피로 강도 증가에 크게 기여합니다. 부식성 ε 단계에서 가장 좋습니다.
이온 질화 처리의 정도는 350도에서 시작할 수 있습니다. 처리 시간은 재료 및 관련 기계적 특성을 고려할 때 몇 분 또는 심지어 오랜 시간이 될 수 있습니다. 이 방법은 기존의 열분해법을 이용한 질화처리와 동일하다. 방법이 다릅니다. 이 공법은 높은 이온 에너지를 사용하기 때문에 과거에는 처리가 어렵다고 여겨졌던 스테인리스, 티타늄, 코발트 등의 소재도 우수한 표면경도로 쉽게 처리할 수 있다.
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