Азотирование — это процесс насыщения поверхностного слоя изделия проникающими атомами азота, чаще всего в потоке диссоциирующего аммиака. Насыщение проводится при повышенных температурах в течение длительного периода времени, установленного отдельно для каждого вида стали и изделия.

Сталь на протяжении всей процедуры выполняет роль катализатора при разложении аммиака, и прежде чем происходит соединение частиц азота, атомы впитываются в поверхность изделия в межвузловых пространствах пространственной сетки, образуя дисперсные и твердые азотиды. Таким образом, изделие приобретает гораздо большую твердость поверхностного слоя по сравнению со сталью для закалки или сталью для термообработки.

Сталь для азотирования — характеристики и спецификации

Другими преимуществами стали для азотирования являются повышенная износостойкость, более высокие скользящие свойства закаленной поверхности и повышенная усталостная прочность.

Сталь для азотирования по сравнению со сталью для цементации обладает в 2-4 раза более высокой твердостью и износостойкостью после придания свойств, а, следовательно, к сожалению, повышенной хрупкостью. Внутренняя структура изделий подвержена более частому возникновению трещин при ненадлежащем использовании.

В сталях, предназначенных для азотирования, также отмечено повышение коррозионной стойкости в средах, где присутствуют хлорид железа, морская вода, жидкие масла, перегретый водяной пар, пар с воздухом и щелочные растворы.

Сталь для азотирования, обычно имеющаяся в мягком состоянии, сначала подвергается процессу термообработки после предварительной механической обработки и разрезания длинных изделий на более короткие элементы. Перед азотированием изделие необходимо тщательно очистить от ржавчины, налёта, масел и жиров, острых кромок, вызывающих хрупкость материала, удалить обезуглероженные поверхности, оставив изделие практически готовым к использованию.

Другие неровности следует устранять путем механической обработки или шлифования, а напряжения — путем отпуска при температуре, превышающей температуру азотирования. Следует также помнить, что после проведения процесса азотирования детали могут незначительно увеличить свой объем — примерно на +0,02% по площади поверхности.

Применение и термическая обработка

Процесс азотирования обычно проводится при температуре 480-570℃. Чем выше температура процесса, тем быстрее атомы азота проникают в поверхность стали. При использовании слишком высокой температуры азотирования существует риск обратно пропорционального снижения твердости изделия. Стали для азотирования чаще всего содержат добавки алюминия (Al), хрома (Cr) и молибдена (Mo). Иногда встречаются также стали с добавками ванадия и титана. Помимо основных марок 38Х2МЮА (38HMJ), 30Х3МФ (33H3MF), азотируются также такие материалы, как 40ХМФА (40H2MF ) или 35ХМ (35HM).

Стали для азотирования используются для изготовления деталей и узлов двигателей, машин, транспортных средств, таких как распределительные кулачки, зубчатые колеса, поршневые пальцы, коленчатые валы, цилиндры двигателей, поршневые штоки, трубы и втулки для азотирования, шпиндели шлифовальных и фрезерных станков, пластины для клапанов, детали арматуры для перегретого пара, коленчатые шейки, элементы топливных насосов дизельных двигателей, втулки и цилиндры в пневматических машинах, а также толкатели.

Стальные прутки и заготовки для азотирования

Вышеописанные стали для азотирования определяют стандарты GOST 4543-71, PN-72/H-84034, PN-89/H-84030.03 и согласно евронорме PN-EN 10085, в соответствии с которыми поставляются:

Бесшовные трубы для азотирования по PN-72/H-74250, GOST 8732-78, GOST 8731-74
Прокатные листы для азотирования по GOST 19903-2015, GOST 19904-90
Поковки и прутки свободно кованые для азотирования по PN-91/H-94011, EN 10250, GOST 8479-70
Холоднокатаные ленты для азотирования по PN-75/H-92335, GOST 2283-79
Вальцованные прутки для азотирования по PN-75/H-93200, PN-55/H-93216, PN-55/H-93217, PN-72/H-93201, EN 10059, PN-55/H-93218, PN-72/H-93202, EN 10058, GOST 2590-2006, GOST 2591-2006, GOST 103-2006
Прутки со светлой поверхностью для азотирования PN-72/H-93208, PN-86/H-93209, PN-85/H-93210, EN 10278, GOST 7417-75, GOST 103-2006
Протянутые проволоки для азотирования PN-72/H-93208, PN-85/H-93210, EN 10278, GOST 10702-78