• Ce poți găti din calmar: rapid și gustos

    Durabilitatea pieselor motoarelor cu turbine cu gaz este determinată în mare măsură de starea suprafeței lor și, în primul rând, de rezistența la uzură. Una dintre metodele răspândite de creștere a rezistenței la uzură a suprafețelor motoarelor și pieselor de aeronave este nitrurarea. Nitrurarea se aplică pieselor care se bazează în principal pe frecare în timpul funcționării.

    Nitrurarea este un proces de saturare prin difuzie a straturilor de suprafață ale produselor din oțel cu azot. Nitrurarea se efectuează pentru a crește duritatea și rezistența la uzură a straturilor de suprafață ale produselor din oțel, pentru a îmbunătăți rezistența la oboseală și coroziunea electrochimică a pieselor.

    În timpul nitrurării, azotul formează o serie de faze cu fierul: ferită azotată - o soluție solidă de azot în -fier, austenită azotată - o soluție solidă de azot în -fier, intermediară ` -faza Fe4N, -faza Fe2N etc. Cu toate acestea, Nitrururile de fier au rezistență insuficientă, duritate, fragilitate ridicată în comparație cu nitrururile de crom CrN, Cr2N, molibden MoN, aluminiu AlN și alte elemente de aliere. Prin urmare, oțelurile aliate care conțin elementele indicate sunt supuse nitrurării: 45Х14Н14В2М, 1Х12Н2ВМФ, 15Х16К5Н2МВФАБ-Ш și alte oțeluri care sunt utilizate pentru fabricarea bucșilor, supapelor, scaunelor, diferitelor corpuri, tije etc.

    Metoda de nitrurare în amoniac disociat folosind încălzirea cuptorului, utilizată pe scară largă în industrie, are dezavantaje atât de grave precum durata lungă a procesului, dificultatea de a satura cu azot oțelurile înalt aliate ușor pasivabile, formarea unei faze fragile la suprafață. pieselor și deformațiile instabile semnificative ale acestora. Slefuirea, care este operația principală la prelucrarea suprafețelor nitrurate, este un proces lung și care necesită multă muncă.

    Procesul de nitrurare ionică se realizează într-o cameră de lucru în vid, în care piesele sunt catodul, iar corpul camerei împământat este anodul. La presiune scăzută într-o atmosferă care conține azot, aplicarea unui potențial electric între părți și corpul camerei determină ionizarea gazului. Ca urmare a bombardamentului cu ioni, piesele sunt încălzite la temperatura necesară, iar suprafața, saturată cu azot, este întărită.

    În mod obișnuit, nitrurarea se efectuează la temperaturi sub 600C, atunci când are loc difuzia preferențială a azotului. Viteza de transfer de difuzie a azotului depinde de temperatură, gradientul de concentrație, compoziția și structura materialului de bază și de alți factori. Difuzia atomilor de azot are loc prin goluri, dislocari si alte defecte ale structurii cristaline. Ca urmare a difuziei, concentrația de azot din stratul de suprafață se modifică în adâncime.

    Cea mai mare accelerare a procesului de nitrurare se realizează într-o plasmă cu descărcare luminoasă, atunci când o descărcare luminoasă este excitată într-o atmosferă rarefiată între piesă (catod) și anod. Ionii de gaz bombardează suprafața catodului și îl încălzesc la o temperatură de 470-580C. Ionii de azot încărcați pozitiv, sub influența energiei unui câmp electrostatic, se mișcă cu o anumită viteză perpendiculară pe suprafața piesei, iar energia unui ion de azot obținută într-o plasmă cu descărcare luminoasă la o diferență de potențial de 800 V este de aproximativ 3000 de ori mai mare decât energia unui atom de azot în timpul nitrurării în cuptor în amoniac disociat. Ionii de azot încălzesc suprafața piesei și, de asemenea, pulverizează atomi de fier de la suprafață (pulverizare catodică). Atomii de fier se combină cu azotul din plasma de descărcare luminoasă și formează nitrură de fier, care se depune pe suprafața piesei într-un strat subțire. Ulterior, bombardarea stratului de FeN cu ioni de azot este însoțită de formarea nitrurilor inferioare FeNFe3NFe4N și a unei soluții solide de azot în -fier Fe(N). Azotul format în timpul descompunerii nitrurii inferioare difuzează adânc în materialul piesei, iar fierul este pulverizat din nou în plasmă.

    Spre deosebire de încălzirea cuptorului, în timpul nitrurării ionice (într-o plasmă cu descărcare luminoasă), piesele sunt încălzite folosind energia plasmatică, consumată proporțional cu masa încărcăturii. În acest caz, nu sunt necesare sobe cu zidărie masivă.

    Nitrurarea oțelurilor inoxidabile cu conținut ridicat de crom ușor de pasivat necesită în mod necesar adăugarea de hidrogen în mediul gazos. Pentru a obține straturi de difuzie de înaltă calitate fără o fază pe suprafață în timpul nitrurării ionice a oțelurilor de diferite clase, este recomandabil să se efectueze etapa de pulverizare catodică în hidrogen la o presiune de aproximativ 13 Pa și o tensiune de aproximativ 1000 V. , și etapa de saturație într-un amestec (3-5%) de hidrogen și (95-97%) azot la o presiune de 133-1330 Pa. Un mediu gazos din această compoziție asigură grosimea uniformă a straturilor de difuzie pe piesele plasate în cușcă pe tot volumul camerei de lucru. O creștere a presiunii amestecului în a doua etapă (nitrurare) favorizează o creștere a adâncimii stratului de difuzie.

    S-a stabilit că durata procesului de nitrurare ionică este de aproximativ jumătate din cea a nitrurării în cuptor folosind tehnologia de serie actuală. Dependența adâncimii stratului de difuzie de durata saturației în timpul nitrurării ionice, precum și în timpul nitrurării în cuptor, are un caracter parabolic. Efectul temperaturii de nitrurare ionică asupra adâncimii stratului are o dependență apropiată de exponențială.

    În timpul nitrurării convenționale în amoniac disociat, duritatea maximă pentru majoritatea oțelurilor este situată la o anumită distanță de suprafață, iar stratul de suprafață, care este o fază fragilă, este de obicei șlefuit. Ca urmare a nitrurării ionice, suprafața are duritate maximă. Diametrele pieselor nitrurate de tip „arbore” se modifică, de regulă, cu 30-40 de microni, care se încadrează adesea în intervalul de toleranță. Prin urmare, ținând cont de calitatea înaltă a suprafeței după nitrurarea ionică și menținerea curățeniei, este posibil să nu o prelucrezi sau să o limităm la lustruire sau șlefuire ușoară.

    Folosind nitrurarea ionică la instalația de bază, a fost posibil să se obțină o eficiență ridicată în creșterea durabilității sculelor de tăiere și a matrițelor de formare la cald în fabricarea pieselor din nichel, titan și oțel inoxidabil, rezistent la căldură, greu de tăiat.

    Practica introducerii și utilizării procesului de nitrurare ionică a pieselor în industrie a demonstrat fezabilitatea introducerii pe scară largă a acestui proces în producția de masă. Procesul de nitrurare ionică permite:

    Creșteți durata de viață a pieselor nitrurate;

    Asigurați călirea pieselor pentru care utilizarea altor metode de călire este dificilă sau imposibilă;

    Reduceți intensitatea muncii de fabricație prin eliminarea operațiunii de galvanizare;

    În unele cazuri, evitați măcinarea după nitrurare;

    Reduceți durata ciclului de nitrurare de mai mult de 2 ori;

    Îmbunătățirea sănătății la locul de muncă.

    O caracteristică specială a producției de motoare de aeronave este o mare varietate de grade de oțel, inclusiv cele întărite prin nitrurare. Dezvoltarea procesului tehnologic de nitrurare ionică a fost precedată de o analiză profundă a realizărilor în acest domeniu al cercetării străine și interne.

    Întărirea prin nitrurare ionică a fost studiată pe oțeluri de structură din clasele perlitice, austenitice, martensitice, de tranziție, oțeluri maraging din următoarele materiale: 38Х2МУА, 30Х3ВА, 38ХА, 40ХА, 13Х116Н14, (13Х116Н14) М (ЭИ69), 25Х18Н8 B2, 40Х10С2М, 14Х10С2М , 14Х17Н2, 15Х15К5Н2МВФАБ -Sh (EP866), 30Kh2NVA, 16Kh3NVFAB-Sh, (DI39, VKS-5), N18K9M5T (MS200), etc. piese la ion, procese tehnologice noi pentru nitrurarea ionică a pieselor în loc de carburare, precum și neîntărite anterior prin tratament chimico-termic.

    Pentru piesele supuse uzurii la presiuni scăzute de contact în condiții de coroziune, este necesar să se obțină un strat de difuzie cu o zonă de nitrură dezvoltată, de care depind rularea suprafețelor de frecare și rezistența la coroziune.

    Pentru piesele care funcționează sub sarcini ciclice în condiții de uzură cu sarcini de contact crescute, trebuie să se străduiască să se obțină un strat cu o zonă mare de nitrurare internă.

    Varierea structurii stratului permite obținerea diferitelor combinații de strat și miez. Acest lucru este confirmat de numeroase exemple de nitrurare pentru diferite grupuri de piese.

    La dezvoltarea proceselor tehnologice au fost efectuate studii sistematice cuprinzătoare asupra influenței principalelor factori tehnologici asupra calității și caracteristicilor operaționale ale stratului de difuzie în timpul nitrurării ionice în vederea optimizării parametrilor acestora.

    Conținutul ridicat de hidrogen din amestec, inclusiv cel corespunzător compoziției cu disociere completă a amoniacului, favorizează formarea fazelor de nitrură pe suprafața nitrurata sub formă de monostrat până la faza - (Fe2N). În plus, un amestec de azot cu un conținut ridicat de hidrogen atât în ​​cilindrul mixerului, unde se prepară amestecul, cât și în camera de lucru prin anumit timpîncepe să influențeze adâncimea stratului nitrurat, precum și neuniformitatea acestuia pe părți de-a lungul volumului încărcăturii. Hidrogenul în mediu gazos în timpul nitrurării ionice joacă rolul de agent reducător al oxizilor de pe suprafața întărită, care împiedică contactul direct și interacțiunea azotului cu metalul.

    Oțelurile de calitate obișnuită sunt nitrurate în azot pur fără aditivi de hidrogen. Cu toate acestea, straturile nitrurate nu sunt întotdeauna uniforme în adâncime.

    Ca urmare a studiilor privind influența presiunii din camera de lucru asupra calității stratului nitrurat, se poate recomanda efectuarea primei etape (pulverizare catodică) în hidrogen la o presiune de aproximativ 13 Pa și la o tensiune de aproximativ 1000 V. Creșterea presiunii amestecului din a doua etapă (nitrurare) promovează o creștere a adâncimii stratului de difuzie, iar nitrurarea ionică trebuie efectuată la o presiune de 133-1330 Pa.

    Calitatea straturilor de difuzie este afectată de temperatură și durata procesului. Figura arată influența acestor factori asupra adâncimii stratului unor oțeluri care diferă ca compoziție și sunt reprezentanți tipici ai diferitelor clase.

    S-a stabilit că durata procesului de nitrurare ionică este de aproximativ jumătate din cea a nitrurării în cuptor folosind tehnologia de serie actuală.

    Distribuția microdurității pe adâncimea stratului nitrurat este o caracteristică importantă de performanță. În timpul nitrurării convenționale în amoniac disociat, duritatea maximă pentru majoritatea oțelurilor este situată la o anumită distanță de suprafață, iar stratul de suprafață, care este o fază fragilă, este de obicei șlefuit. Ca urmare a nitrurării ionice a tuturor oțelurilor, suprafața are duritate maximă. Prin urmare, ținând cont de calitatea înaltă a suprafeței după nitrurarea ionică și menținerea curățeniei, aceasta poate fi lăsată netratată sau limitată la lustruire sau șlefuire ușoară.

    După nitrurarea ionică, toate oțelurile nu au faza pe suprafață. Absența fazei - pe suprafață în timpul nitrurării ionice se datorează probabil efectului de barieră al oxizilor care reduc conținutul de azot direct pe metal, pulverizare catodică și stabilității mai scăzute a fazei - în vid și în plasma cu descărcare luminoasă.

    Una dintre principalele caracteristici de performanță ale multor motoare și piese de aeronave este rezistența la uzură.

    Studiul rezistenței la uzură a fost efectuat atât de pe suprafața probelor nitrurate, cât și după șlefuire la o adâncime de 0,03-0,06 mm.

    Nitrurarea ionică a pieselor în producție în serie Sunt supuse în principal trei tipuri de piese. Acestea sunt piese supuse nitrurării convenționale în amoniac disociat, piese cimentate cu sarcini mici și medii de lucru asupra produsului și piese cu uzură semnificativă care nu sunt supuse întăririi prin tratament chimico-termic din cauza imposibilității rafinării ulterioare prin șlefuire datorată. la forma geometrică complexă.

    O durată lungă de expunere izotermă, ajungând la 50 de ore, cu o gamă largă de părți nitrurate, perturbă adesea ritmul producției. Un alt dezavantaj semnificativ al tehnologiei în serie este intensitatea mare a muncii în fabricarea pieselor asociate cu aplicarea și îndepărtarea acoperirilor galvanice utilizate pentru a proteja împotriva nitrurării. Măcinarea pieselor nitrurate, în special a configurațiilor complexe, este uneori însoțită de defecte neuniforme, care practic nu sunt detectate prin control și apar doar în timpul funcționării pe un motor de producție ca urmare a uzurii premature a stratului defect. La șlefuirea pieselor, în special din oțel aliat complex precum 15Kh16K5N2MVFAB, uneori s-au format fisuri pe marginile ascuțite din cauza relaxării tensiunilor reziduale, precum și în locurile de tranziție de la suprafața cilindrică la suprafața de capăt imediat după nitrurare.

    Se recomandă ca piesele fabricate în final să fie supuse întăririi prin nitrurare ionică. Acest lucru se datorează faptului că, după nitrurarea ionică, suprafața în sine sau straturile apropiate de aceasta au duritatea maximă și rezistența la uzură, în timp ce după nitrurarea convențională, straturile situate la o oarecare distanță de suprafață sunt mai eficiente.

    Pentru a ține cont de toleranța pentru „umflare” în timpul producției, a fost studiat efectul nitrurării ionice asupra modificărilor dimensiunilor pieselor. Studiile au fost efectuate pe reprezentanți tipici ai pieselor. Au fost stabilite statistici privind distribuția pieselor pe baza modificărilor de dimensiune. Piesele de tip arbore au o creștere a diametrului după nitrurarea ionică. Pentru bucșe și sfere, diametrul exterior crește și diametrul interior scade. Pentru majoritatea pieselor nitrurate, diametrul s-a modificat cu 30 - 40 microni.

    Unele piese sunt nitrurate după finisarea prelucrarii, iar abaterile dimensionale au fost în intervalul de toleranță. Astfel, în timpul procesului de fabricație a pieselor, s-a eliminat operația de măcinare a suprafeței nitrurate care necesită forță de muncă. Această împrejurare face posibilă extinderea gamei de piese călite, unde prelucrare după ce s-au întărit, este dificil sau imposibil (de exemplu, părți curbate precum un bandaj).

    Echipamentele au fost dezvoltate și fabricate pentru a proteja suprafețele nenitrurate. La nitrurarea ionică a pieselor, spre deosebire de nitrurarea în cuptor, protecția suprafețelor care nu sunt supuse nitrurării este cea mai avansată din punct de vedere tehnologic. Nichetarea și cositorirea, folosite pentru a proteja suprafețele nenitrurate în timpul nitrurării cuptorului, sunt operațiuni care necesită multă muncă și nu asigură întotdeauna calitatea necesară de protecție. În plus, după nitrurare, este adesea necesară îndepărtarea acestor acoperiri prin mijloace chimice sau mecanice.

    La nitrurarea ionică, protecția suprafețelor care nu se nitrurează se realizează folosind ecrane metalice care sunt în contact strâns cu suprafața care nu este supusă nitrurării (distanță nu mai mare de 0,2 mm). Această suprafață nu este expusă încărcăturii de strălucire și este astfel protejată în mod fiabil de nitrurare. La nitrurarea pieselor, protecția împotriva nitrurării a fost utilizată în mod repetat folosind ecrane diverse suprafete, cum ar fi plane, suprafețe cilindrice interne și externe, suprafețe filetate etc. Practica a demonstrat fiabilitatea și comoditatea acestei metode de protecție. Dispozitivele pentru aceste scopuri pot fi utilizate în mod repetat. Suprafețele pieselor care nu sunt supuse nitrurării pot fi tratate în final.

    Procesul de nitrurare ionică permite:

    crește durata de viață a pieselor nitrurate;

    asigură călirea pieselor pentru care utilizarea altor metode de călire este dificilă sau imposibilă;

    reducerea intensității forței de muncă a producției prin eliminarea operațiunilor de galvanizare;

    în unele cazuri, refuzați măcinarea după nitrurare;

    reduceți durata ciclului de nitrurare cu mai mult de jumătate;

    îmbunătățirea igienei muncii.

    În prezent, în industrie se folosesc trei tipuri diferite de nitrurare: pentru obținerea unei durități mari a stratului de suprafață, nitrurare ionică anticorozivă și „moale” etc.

    Pentru a obține o duritate ridicată a pieselor din oțeluri de structură, procesul se realizează la temperaturi de la 500 la 520C timp de până la 90 de ore. Gradul de disociere a amoniacului este reglat de furnizarea acestuia și variază de la 15 la 60%. Într-un mod de nitrurare cu o singură etapă, procesul se desfășoară la o temperatură constantă (500520C), apoi este ridicat la 560570C. La temperaturi scăzute, aceasta duce mai întâi la formarea unui strat subțire bine saturat cu azot cu nitruri fin dispersate, iar apoi, odată cu creșterea temperaturii, viteza de difuzie crește și se reduce timpul de obținere a grosimii necesare a stratului nitrurat. Ciclul de nitrurare în două etape reduce timpul procesului de saturare a oțelului cu azot de 22,5 ori.

    La îmbunătățirea procesului de nitrurare, trebuie rezolvate următoarele sarcini importante:

    realizarea unui proces controlat care să asigure obţinerea unei anumite compoziţii gazoase, structurii şi adâncimii stratului de difuzie;

    intensificarea procesului de formare a stratului nitrurat.

    Au fost dezvoltate două metode fundamental noi de control direct al procesului de nitrurare, una dintre ele permite evaluarea potențialului de azot al atmosferei cuptorului prin compoziția sa ionică (disociameri ionici), iar pe cealaltă, deschide posibilitatea unei operațiuni directe. analiza cineticii formării straturilor de difuzie în timpul procesului de nitrurare (analizoare cu curenți turbionari). Potențialul de azot este controlat cu ajutorul unui senzor de ionizare cu feedback de la sistemul de preparare a amestecului.

    Pentru nitrurare, instalatii calitativ noi cu program controlat proces tehnologic. Intensificarea procesului de nitrurare se poate realiza prin creșterea temperaturii de saturație, reglarea activității atmosferei, modificarea compoziției acesteia, precum și utilizarea câmpurilor magnetice și a diferitelor tipuri de descărcări electrice (scânteie, coroană, strălucire).

    În timpul tratamentului chimico-termic, adâncimea stratului saturat în unele cazuri este mai mare decât este necesar, în altele este mai mică decât este necesar, uneori apar deformari și deformari, fisurile stratului saturat etc. Caracteristicile defectelor în tratamentul chimico-termic, principalele motive pentru apariția acesteia și măsurile de eliminare a defectelor sunt prezentate în tabel.

    NITRURAREA ION-PLASMA CA UNA DINTRE METODELE MODERNE PENTRU CĂLIREA SUFAȚĂ A MATERIALELOR

    , , studenți;

    , art. profesor

    Îmbunătățirea calității metalului și a proprietăților sale mecanice este modalitatea principală de creștere a durabilității pieselor și una dintre principalele surse de economisire a oțelurilor și aliajelor. Îmbunătățirea calității și durabilității produselor se realizează printr-o alegere rațională a materialelor și a metodelor de întărire, obținând în același timp o eficiență tehnică și economică ridicată. Există multe diverse metode călire de suprafață - călire cu curenți de înaltă frecvență, deformare plastică, chimică tratament termic(CTO), procesare laser și ion-plasmă.

    Procesul de nitrurare cu gaz, utilizat în mod tradițional în industrie, ca unul dintre tipurile de tratament chimic, este procesul de saturare prin difuzie a stratului superficial de oțel cu azot. Nitrurarea poate fi utilizată cu mare efect pentru a crește rezistența la uzură, duritatea, rezistența la oboseală, rezistența la coroziune și cavitație a diferitelor materiale (oțeluri de structură, oțeluri și aliaje rezistente la căldură, oțeluri nemagnetice etc.). avantaje, cum ar fi: simplitatea relativă a procesului, capacitatea de a utiliza echipamente și dispozitive universale pentru așezarea pieselor, posibilitatea de nitrurare a pieselor de orice dimensiune și formă. În același timp, nitrurarea cu gaz are și o serie de dezavantaje: durata lungă a procesului (20-30 ore) chiar și la nitrurare la grosimi mici de strat (0,2-0,3 mm); procesul este dificil de automatizat; protecția locală a suprafețelor care nu sunt supuse nitrurării este dificilă; aplicarea diferitelor acoperiri galvanice (cupru, cositorit, nichelare etc.) necesita organizarea unei productii speciale.

    Unul dintre domeniile de intensificare a producției este dezvoltarea și implementarea întreprinderile industriale noi procese și tehnologii promițătoare care îmbunătățesc calitatea produselor, reduc costurile cu forța de muncă pentru producția acestora, cresc productivitatea muncii și îmbunătățesc condițiile sanitare și igienice în producție.

    O astfel de tehnologie progresivă este nitrurarea cu plasmă ionică (IPA) - un tip de tratare chimico-termică a pieselor de mașini, unelte, echipamente de ștanțare și turnare, asigurând saturația prin difuzie a stratului superficial de oțel și fontă cu azot (azot și carbon) în o plasmă de azot-hidrogen la o temperatură
    400-600ºС, titan și aliaje de titan la o temperatură de 800-950ºС în plasmă care conține azot. Acest proces este în prezent larg răspândit în toate țările dezvoltate economic: SUA, Germania, Elveția, Japonia, Anglia, Franța.

    În multe cazuri, nitrurarea ionică este mai potrivită decât nitrurarea gazoasă. Avantajele IPA în plasma cu descărcare strălucitoare includ următoarele: capacitatea de a controla procesul de saturație, care asigură producția de acoperire calitate superioară, dată de compoziția și structura fazei; asigurând activitate absolut identică a mediului gazos pe întreaga suprafață a piesei acoperite de descărcarea luminoasă, aceasta asigură în final producerea unui strat nitrurat de grosime uniformă; reducerea intensității muncii de protecție locală a suprafețelor care nu sunt supuse nitrurării, care se realizează cu ecrane metalice; o reducere bruscă a duratei nitrurării pieselor (de 2-2,5 ori); reducerea deformarii pieselor. Utilizarea IPA în locul carburării, nitrocarburării, nitrurării cu gaz sau lichid, întărirea volumetrică sau de înaltă frecvență vă permite să economisiți echipamentele de capital și spațiul de producție, să reduceți costurile mașinii și de transport și să reduceți consumul de energie electrică și medii gazoase active.

    Esența procesului de nitrurare ionică este următoarea. Într-un spațiu evacuat închis între piesă (catod) și carcasa cuptorului (anod), este excitată o descărcare luminoasă. Nitrurarea se efectuează cu o descărcare strălucitoare anormală, la o tensiune înaltă de ordinul lui W. Instalațiile moderne asigură stabilitatea unei descărcări strălucitoare la limita tranziției sale la normal și arc. Principiul de funcționare al dispozitivelor de stingere a arcului se bazează pe o oprire pe termen scurt a instalației atunci când se aprinde un arc voltaic.

    Nitrurarea crește rezistența la coroziune a pieselor din oțeluri carbon și slab aliate. Piesele care sunt nitrurate pentru a crește rezistența suprafeței și rezistența la uzură dobândesc simultan proprietăți împotriva coroziunii în abur, apă de la robinet, soluții alcaline, petrol brut, benzină și atmosfere poluate. Nitrurare ionică crește semnificativ duritatea pieselor, care se datorează precipitațiilor de nitrură foarte dispersate, a căror cantitate și dispersie afectează duritatea obținută. Nitrurarea crește limita de oboseală. Acest lucru se explică, în primul rând, prin creșterea rezistenței suprafeței și, în al doilea rând, prin apariția unor tensiuni de compresiune reziduale în aceasta.

    Avantajele nitrurării ionice sunt realizate pe deplin în producția la scară mare și în masă, atunci când se consolidează loturi mari de piese similare. Variind compoziția gazului, presiunea, temperatura și timpul de menținere, pot fi obținute straturi cu o anumită structură și compoziție de fază. Utilizarea nitrurării ionice oferă efecte tehnice, economice și sociale.

    20.01.2008

    Nitrurarea cu plasmă ionică (IPA)- Acesta este un tip de tratare chimico-termică a pieselor de mașini, unelte, echipamente de ștanțare și turnare, asigurând saturația prin difuzie a stratului superficial de oțel (fontă) cu azot sau azot și carbon într-o plasmă de azot-hidrogen la o temperatură de 450°C. -600 ° C, precum și titan sau aliaje de titan la temperatură 800-950 ° C în plasmă de azot.

    Esența nitrurării cu plasmă ionică este aceea că, într-un mediu gazos care conține azot, este descărcat la 200-000 Pa între catodul pe care sunt amplasate piesele de prelucrat și anod, al cărui rol este jucat de pereții camerei de vid, un anormal. descărcarea strălucitoare este excitată, formând un mediu activ (ioni, atomi, molecule excitate). Acest lucru asigură formarea unui strat nitrurat pe suprafața produsului, constând dintr-o zonă exterioară de nitrură cu o zonă de difuzie situată dedesubt.

    Variind compoziția gazului saturant, presiunea, temperatura și timpul de menținere, este posibil să se obțină straturi dintr-o structură dată cu compoziția de fază necesară, asigurând proprietăți strict reglementate ale oțelurilor, fontelor, titanului sau aliajelor acestuia. Optimizarea proprietăților suprafeței întărite este asigurată de combinația necesară de nitrură și straturi de difuzie, care cresc în materialul de bază. În funcție de compozitia chimica Stratul de nitrură este fie fază y (Fe4N) fie fază e (Fe2-3N). Stratul de e-nitrură este rezistent la coroziune, în timp ce stratul de y-nitrură este rezistent la uzură, dar relativ ductil.

    În același timp, cu ajutorul nitrurării cu plasmă ionică se poate obține:

      strat de difuzie cu o zonă dezvoltată de nitrură, care asigură rezistență ridicată la coroziune și uzură suprafețelor de frecare - pentru piesele supuse uzurii

      strat de difuzie fără zonă de nitrură - pentru scule de tăiere, ștanțare sau piese care funcționează la presiuni mari cu sarcini alternative.

    Nitrurarea cu plasmă ionică poate îmbunătăți următoarele caracteristici ale produselor:

      rezistenta la uzura

      rezistență la oboseală

      proprietăți anti-zgarieturi

      rezistenta la caldura

      rezistenta la coroziune

    Principalul avantaj al metodei este calitate stabilă de prelucrare cu variații minime în proprietăți din parte în parte, din taxă în taxă. În comparație cu metodele utilizate pe scară largă de întărire a tratamentului chimico-termic al pieselor din oțel, cum ar fi carburarea, nitrocarburarea, cianurarea, nitrurarea cu gaz, metoda de nitrurare cu plasmă ionică are următoarele avantaje principale:

      duritate mai mare a suprafeței pieselor nitrurate

      fără deformare a pieselor după prelucrare

      creșterea limitei de anduranță cu creșterea rezistenței la uzură a pieselor prelucrate

      temperatură de proces mai scăzută, datorită căreia nu există modificări structurale în piesele prelucrate

      posibilitatea prelucrarii orificiilor oarbe si traversante

      menținerea durității stratului nitrurat după încălzire la 600 - 650 °C

      posibilitatea de a obţine straturi dintr-o compoziţie dată

      posibilitatea de prelucrare a produselor de dimensiuni nelimitate de orice formă

      fara poluare

      îmbunătățirea standardelor de producție

      reducerea costurilor de procesare de mai multe ori

    Avantajele nitrurării cu plasmă ionică se manifestă printr-o reducere semnificativă a costurilor de producție de bază. De exemplu, în comparație cu nitrurarea gazoasă, IPA oferă:

      reducerea timpului de procesare de la 2 la 5 ori, atât prin reducerea timpului de încălzire și răcire a încărcăturii, cât și prin reducerea timpului de menținere izotermă

      reducerea consumului de gaze de lucru (de 20 - 100 de ori)

      reducerea consumului de energie (1,5 - 3 ori)

      Reduce deformarea suficient pentru a elimina șlefuirea finisajului

      îmbunătățirea condițiilor sanitare și igienice de producție

      conformitatea deplină a tehnologiei cu toate cerințele moderne de protecție a mediului

    În comparație cu întărirea, tratamentul prin nitrurare cu plasmă ionică permite:

      elimina deformarile

      crește durata de viață a suprafeței nitrurate (de 2-5 ori)

    Utilizarea nitrurării cu plasmă ionică în loc de carburare, nitrocarburare, nitrurare gazoasă sau lichidă, întărire volumetrică sau de înaltă frecvență permite:

      economisiți echipamentele de capital și spațiul de producție

      reducerea costurilor cu mașinile, costurile de transport

      reduce consumul de energie electrică și medii de gaze active.

    Principalii consumatori de echipamente pentru nitrurarea cu plasmă ionică sunt automobile, tractor, aviație, construcții navale, reparații navale, mașini-/ fabrici de mașini-unelte, fabrici pentru producția de mașini agricole, echipamente de pompare și compresoare, angrenaje, rulmenți, profile din aluminiu, centrale electrice...

    Metoda nitrurării cu plasmă ionică este una dintre cele mai dinamice domenii ale tratamentului chimico-termic în țările industrializate. Metoda IPA și-a găsit o largă aplicație în industria auto. Este folosit cu succes de cele mai importante companii de producție auto/motoare din lume: Daimler Chrysler (Mercedes), Audi, Volkswagen, Voith, Volvo.
    De exemplu, următoarele produse sunt prelucrate prin această metodă:

      injectoare pentru autoturisme, plăci suport de transmisie automată, matrițe, poanson, matrițe, matrițe (Daimler Chrysler)

      arcuri pentru sistemul de injectie (Opel)

      arbori cotiți (Audi)

      arbori cu came (Volkswagen)

      arbori cotiți pentru compresoare (Atlas, SUA și Wabco, Germania)

      angrenaje pentru BMW (Handl, Germania)

      angrenaje autobuz (Voith)

      călirea sculelor de presare în producția de produse din aluminiu (Nughovens, Scandex, John Davis etc.)

    Există o experiență pozitivă de utilizare industrială această metodăȚările CSI: Belarus - MZKT, MAZ, BelAZ; Rusia - AvtoVAZ, KamAZ, MMPP „Salyut”, Asociația Ufa pentru construcții de motoare (UMPO).
    Metoda IPA este utilizată pentru a procesa:

      angrenaje (MZKT)

      angrenaje și alte piese (MAZ)

      angrenaje cu diametru mare (peste 800 mm) (BelAZ)

      supape de admisie și evacuare (AvtoVAZ)

      arbori cotiți (KAMAZ)

    După cum arată experiența globală în utilizarea tehnologiei de nitrurare ion-plasmă, efectul economic al implementării acesteia este asigurat în principal prin reducerea consumului de energie electrică și gaze de lucru, reducerea intensității forței de muncă a produselor de fabricație datorită unei reduceri semnificative a volumului de măcinare. munca și îmbunătățirea calității produsului.

    În ceea ce privește sculele de tăiere și ștanțare, efectul economic se realizează prin reducerea consumului acestuia datorită creșterii rezistenței sale la uzură de 4 sau mai multe ori cu creșterea simultană a condițiilor de tăiere.

    Pentru unele produse, nitrurarea cu plasmă ionică este singura modalitate de a obține un produs finit cu un procent minim de defecte.

    În plus, procesul IPA asigură siguranța totală a mediului.

    Nitrurarea cu plasmă ionică poate fi utilizată în producție în loc de nitrurare lichidă sau gazoasă, carburare, nitrocarburare și întărire de înaltă frecvență.

    A.V. ARZAMASOV
    MSTU im. N. E. Bauman
    ISSN 0026-0819. „Știința metalelor și tratarea termică a metalelor”, nr. 1. 1991

    Dezvoltarea de noi procesele de productie nitrurarea ionică pentru a crește rezistența la uzură a suprafeței pieselor din oțel austenitic este o sarcină urgentă

    Oțelurile austenitice sunt greu de nitrat, deoarece peliculele lor de oxid de suprafață împiedică saturarea cu azot, iar coeficientul de difuzie a azotului în austenită este mai mic decât în ​​ferită. În acest sens, este necesar să se îndepărteze peliculele de oxid în timpul nitrurării convenționale preprocesare suprafeţe de oţel sau utilizarea depasivatoarelor.

    Nitrurarea convențională a majorității oțelurilor austenitice se efectuează în amoniac la 560-600 °C timp de 48-60 de ore. Cu toate acestea, aceste moduri nu permit obținerea de straturi de difuzie cu o grosime mai mare de 0,12-0,15 mm, iar pe oțel 45Х14Н14В2М (EI69). ) este imposibil să se obțină o grosime a stratului de difuzie mai mare de 0,12 mm chiar și cu nitrurare timp de 100 de ore O creștere a temperaturii de nitrurare în cuptor peste 700 ° C duce la o disociere mai completă a amoniacului. la o scădere a activităţii procesului.

    De regulă, după nitrurarea convențională, rezistența la coroziune a straturilor de suprafață ale oțelurilor austenitice se deteriorează.

    Nitrurarea ionică a oțelurilor austenitice ajută la creșterea coeficientului de difuzie a azotului și nu necesită utilizarea depasivatoarelor. În același timp, se reduce durata procesului și se îmbunătățește calitatea straturilor nitrurate rezultate.

    Cu toate acestea, nitrurarea ionică a oțelurilor austenitice conform regimurilor dezvoltate anterior nu a făcut posibilă obținerea de straturi de difuzie de grosime mare chiar și la expuneri lungi.

    Pe baza calculelor termodinamice și a studiilor experimentale, a fost dezvoltat un mod de nitrurare ionică a pieselor din oțeluri austenitice, care face posibilă obținerea de straturi de difuzie nemagnetice rezistente la coroziune, rezistente la uzură, de înaltă calitate, într-un timp relativ scurt. Filmele de oxid au fost îndepărtate de pe suprafața pieselor în timpul tratamentului chimico-termic.

    Au fost studiate oțelurile austenitice standard 45Х14Н14В2М (ЭИ69), 12Х18Н10Т (ЭЯ1Т); 25Х18Н8В2 (ЭИ946) și cele experimentale cu conținut ridicat de azot, dezvoltate de Institutul de Metalurgie și Tehnologia Metalelor din cadrul Academiei de Științe din Bulgaria - tip Х14АГ20Н8Ф2М (0,46% N), Х18АГ11Н70% (0,70Ф Ф8) N), Х18AG20Н7Ф ( 1. 09% N), X18AG20F (1,02% N), X18AG20F (2,00% N).

    Structura straturilor de difuzie pe oțel a fost studiată folosind analize metalografice, difracție de raze X și analize spectrale micro-raze X. S-a stabilit că criteriul structural pentru rezistența mare la uzură a oțelurilor austenitice nitrurate este prezența nitrururilor de tip CrN în stratul de difuzie. Analiza curbelor de concentrare elemente chimice obtinute cu ajutorul microanalizatoarelor ISM-35 CF, Cameca MS-46, Camebax 23-APR-85 au aratat ca, in comparatie cu alte elemente grele, cromul este distribuit cel mai brusc pe toata grosimea stratului. În miezul probelor, distribuția cromului este uniformă.

    Repetarea repetată a experimentelor pentru a studia distribuția azotului și cromului pe toată grosimea stratului de difuzie a relevat schimbări bruște sincrone ale concentrațiilor lor. În plus, după cum au arătat testele de uzură strat cu strat, microzona stratului de difuzie cu conținut maxim de azot și crom are cea mai mare rezistență la uzură (Tabelul 1).

    Tabelul 1.

    h, µm Conținut de elemente chimice, % ε
    C N Cr Ni
    20 0,70 10,0 19,0 11,0 9,5
    40 0,85 12,0 25,0 8,0 10,7
    45 0,88 15,0 25,0 8,0 11,2
    50 0,92 10,0 25,0 8,0 11,0
    70 0,90 0 14,0 12,0 1,7
    * — restul Fe
    Note: 1. Testele de uzură au fost efectuate pe un utilaj Skoda-Savin.
    2. Rezistența relativă la uzură a fost determinată de raportul dintre volumele de găuri uzate de pe etalon (proba de oțel cu o duritate de 51 HRC) și proba de testare ε = V fl / V arr (rezistența relativă la uzură a miezului ε = 0,08). ).

    Studiul suplimentar al structurii oțelurilor austenitice nitrurate folosind analiza spectrală cu micro-raze X a permis să se stabilească că în microzonele straturilor de difuzie cu un conținut ridicat de azot și crom se observă o concentrație redusă de carbon, nichel și fier ( Tabelul 1).

    O analiză comparativă a microstructurii stratului și a miezului de oțel nitrurat 45Х14Н14В2М, luate în radiația caracteristică de crom K α, a arătat că stratul de difuzie conține mai multe grupuri de „puncte albe” - compuși de crom - decât miezul.

    Măsurătorile strat cu strat ale permeabilității magnetice cu ajutorul unui magnetoscop F 1.067 și determinarea conținutului de fază de ferită pe un feritometru MF-10I au arătat că metoda dezvoltată de nitrurare ionică a pieselor din oțel austenitic contribuie la producerea difuziei nemagnetice. straturi (Tabelul 2).

    Tabelul 2.

    De asemenea, sa constatat că oțelurile nitrurate 45Х14Н14В2М și tipul Х14AG20Н8Ф2М au o rezistență satisfăcătoare la coroziune.

    Un lot de angrenaje din oțel 45Х14Н14В2М a fost prelucrat folosind un nou proces tehnologic. Detalii potrivite cerințe tehnice. Analiza micro și macrostructurală a confirmat prezența unui strat de difuzie uniformă de înaltă calitate, cu o grosime de 270 de microni în roți dințate.

    După teste industriale îndelungate, nu au fost găsite defecte vizibile pe angrenaj. Un control suplimentar a arătat că dimensiunile geometrice ale angrenajelor corespund cerințelor tehnologice, precum și absența uzurii pe suprafețele de lucru ale pieselor, ceea ce a fost confirmat prin analiza microstructurală.

    Concluzie. Modul dezvoltat de nitrurare ionică a pieselor din oțel austenitic face posibilă reducerea duratei procesului de peste 5 ori, în timp ce grosimea stratului crește de 3 ori, iar rezistența la uzură a stratului crește de 2 ori. comparativ cu parametri similari după nitrurare convenţională. În plus, intensitatea muncii este redusă, standardele de producție sunt îmbunătățite și situația de mediu este îmbunătățită.

    Referinte:
    1. Metode progresive de tratament chimico-termic / Ed. G. N. Dubinina, Ya D. Kogan. M.: Inginerie mecanică, 1979. 184 p.
    2. Nitrurare și carbonitrurare / R. Chatterjee-Fisher, F.W. Eizell, R. Hoffman și colab.: Trans. cu el. M.: Metalurgie, 1990. 280 p.
    3. A. s. 1272740 URSS, MKI S23S8/36.
    4. Bannykh O. A., Blinov V. M. Oțeluri nemagnetice care conțin vanadiu cu întărire prin dispersie. M.: Nauka, 1980. 192 p.
    5. Rashev T.V. Producția de oțel aliat. M.: Metalurgie, 1981. 248 p.

    Cu compoziția și modul corect de aplicare a straturilor rezistente la uzură, performanța unei scule de tăiere poate fi îmbunătățită semnificativ. Cu toate acestea, datorită proprietăților neschimbate ale acoperirii într-un singur strat la interfața cu baza instrumentală, proprietățile fizico-mecanice și termofizice (în primul rând modulul elastic și coeficientul de dilatare termică) se modifică brusc, ceea ce duce la formarea de tensiuni reziduale în acoperire și o scădere a rezistenței legăturii sale adezive cu baza, care este cea mai importantă condiție pentru funcționarea cu succes a sculelor de tăiere acoperite.

    Cele de mai sus, precum și modificările proceselor de contact și termice în timpul prelucrării cu o sculă acoperită, necesită crearea unui strat de tranziție intermediar între baza sculei și acoperire, care crește rezistența penei de tăiere acoperite la sarcinile curente.

    Cea mai comună metodă de formare a unui astfel de strat este nitrurarea ionică. În acest caz, stratul nitrurat format înainte de acoperire, în funcție de condițiile specifice de funcționare a sculei, trebuie să aibă o anumită structură, grosime și microduritate. În practică, uneltele din oțeluri de mare viteză sunt de obicei supuse unei astfel de prelucrări.

    Figura 4. Diagrama schematică instalație de vid cu arc pentru prelucrarea combinată a sculelor, inclusiv nitrurarea ionică și acoperirea: 1 - țintă; 2 - anod; 3 - ecran; 4 - camera de vid; 5 - atomi neutri; 6 - ioni; 7 - electroni; 8 - scule prelucrate

    Pentru nitrurarea ionică și acoperirea ulterioară, este recomandabil să se folosească o instalație bazată pe o descărcare cu arc de vid, în care toate etapele de călire combinată pot fi implementate într-un singur ciclu tehnologic fără a supraîncărca sculele prelucrate.

    Principiul de funcționare al unei astfel de instalații este următorul (Figura 4).

    Ținta este evaporată de punctele catodice ale arcului de vid și este folosită ca catod al descărcării arcului. Un ecran special situat între țintă și anod împarte camera în două zone umplute cu plasmă metal-gaz (în stânga ecranului) și plasmă gazoasă (în dreapta). Acest ecran este impenetrabil micropicăturilor, atomilor neutri și ionilor metalici emiși de petele catodice de pe suprafața țintă. Doar electronii pătrund în ecran, ionizează gazul furnizat camerei în drumul către anod și formează în acest fel o plasmă de gaz care nu conține particule de metal.

    Instrumentele scufundate în plasmă sunt încălzite de electroni atunci când li se aplică un potențial pozitiv, iar când se aplică un potențial negativ, sunt nitrurate. După terminarea nitrurării, ecranul este deplasat în lateral și, după ce particulele țintei metalice încep să ajungă pe suprafața sculei, se realizează sinteza acoperirii.

    Depunerea de acoperire este un proces foarte consumator de energie, însoțit de expunerea la un flux de plasmă de mare energie, în special în momentul bombardării ionice. Ca urmare, caracteristicile stratului obținut prin nitrurare ionică se pot schimba semnificativ.

    Prin urmare, la optimizarea procesului de prelucrare combinată a sculelor de mare viteză, este necesar să se țină seama nu numai de factorii procesului de nitrurare, ci și ai procesului ulterior de aplicare a unui strat rezistent la uzură - în primul rând timpul de aplicare, pe de care depinde direct grosimea stratului de acoperire. Pe de o parte, creșterea sa are un efect benefic asupra creșterii rezistenței la uzură a plăcuțelor de contact ale sculei, iar pe de altă parte, duce la o creștere vizibilă a numărului de defecte ale acoperirii, o scădere a aderenței. rezistența acoperirii la materialul sculei și o scădere a capacității acoperirii de a rezista deformațiilor elastoplastice.

    Cele mai importante condiții Tratamentul combinat sunt temperatura și durata procesului de nitrurare, fracția volumică de azot din amestecul gazos cu argon, precum și timpul procesului ulterior de aplicare a unui strat rezistent la uzură. Alți factori ai acestui proces: presiunea azotului, tensiunea de referință, curentul arcului la catod - afectează în principal caracteristicile acoperirii și ar trebui să fie setați la fel ca și în cazul depunerii acoperirilor tradiționale.

    În funcție de tipul sculei de tăiere și de condițiile funcționării sale ulterioare în timpul prelucrării combinate, modurile sale variază de obicei în următoarele limite: temperatura de nitrurare 420...510 °C; fracția atomică de azot N2 într-un amestec gazos cu argon 10...80%; timp de nitrurare 10...70 min; presiunea amestecului de gaz ~ 9,75·10 -1 Pa; timp de acoperire 40...80 min.

    Practica exploatării sculelor din oțeluri de mare viteză după călirea combinată în diferite operații de prelucrare arată că prezența unui strat nitrurat sub acoperire, în care este prezentă o zonă de nitrură fragilă (fazele a și a), limitează semnificativ efectul utilizării prelucrării combinate.

    Această structură se formează în timpul nitrurării într-o atmosferă de azot pur folosind plasmă de descărcare cu arc de vid. Prezența unei zone de nitrură relativ groase (> 0,5 μm) în timpul tăierii continue (strunjire și găurire) nu asigură o creștere semnificativă a duratei de viață a sculei în comparație cu sculele cu acoperire tradițională, iar în timpul tăierii intermitente (frezare și dăltuire) duce adesea la ciobirea muchiilor de tăiere deja în primele minute de funcționare a instrumentului.

    Introducerea de argon în atmosfera care conține azot în timpul nitrurării înainte de aplicarea acoperirii face posibilă controlul compoziției de fază a stratului care se formează și, în funcție de condițiile specifice de funcționare ale sculei de tăiere și ale acesteia. scop oficial obţine structura necesară.

    Când se utilizează scule de mare viteză cu prelucrare combinată în condiții de tăiere intermitentă, structura optimă a stratului nitrurat este vâscoasă și rezistentă la sarcini variabile o soluție solidă de azot în martensită, în care este permisă formarea unei cantități mici de nitruri dispersate ale componentelor de aliere.

    Structura specificată poate fi obținută prin nitrurare într-un mediu care conține ~ 30% N 2 și 70% Ar.

    În cazul funcționării sculei în condiții de tăiere continuă, cea mai înaltă performanță este caracterizată de un strat format din martensită azotată și nitruri speciale de elemente de aliere (W, Mo, Cr, V).

    În plus, prezența unei cantități foarte mici de faza β este acceptabilă. Această structură mărește rezistența stratului de suprafață al sculei la sarcinile termice și poate fi formată prin nitrurare într-un mediu care conține ~ 60% N 2 și 40% Ar.

    Un strat de (Ti, Al)N aplicat probelor nitrurate în amestecuri unice care conțin, %, 60 N 2 + 40 Ar și 30 N 2 + 70 Ar, se caracterizează printr-o rezistență de aderență satisfăcătoare. Probele nu prezintă decojire a acoperirii sau fisuri evidente, care au fost găsite pe probele nitrurate la 100% N2.

    Crearea unui complex rezistent la uzură pe zonele de contact ale unei scule de tăiere, format prin nitrurare ionică urmată de acoperire într-o plasmă de descărcare cu arc de vid, afectează semnificativ intensitatea și natura uzurii sculei.

    Figurile 5 și 6 prezintă profilograme obținute experimental ale uzurii sculei cu o acoperire și cu prelucrare combinată în timpul strunjirii longitudinale și al frezării frontale a oțelului de structură 45. Se poate observa că, în comparație cu o acoperire cu un singur strat, nitrurarea în combinație cu o acoperire practic. nu modifică modelul de uzură al sculei, dar îi reduce foarte mult intensitatea.

    Pentru condițiile de funcționare luate în considerare, se remarcă eficiența scăzută a sculelor cu acoperire fără nitrurare, atât la frezare, cât și la strunjire. Acest lucru se datorează faptului că învelișul este distrus foarte repede, iar condițiile de frecare de pe suprafața din spate se apropie din ce în ce mai mult de cele caracteristice unei scule fără acoperire. Aceasta înseamnă că cantitatea de căldură eliberată crește, temperatura din apropierea suprafeței din spate crește, rezultând material instrumentalÎncep procesele ireversibile de înmuiere, care duc la uzură catastrofală.

    Studiile asupra naturii matei unelte cu nitrurare și acoperire ne permit să concluzionam că principala contribuție la reducerea ratei de uzură a uneltelor de mare viteză este făcută de așa-numitul „efect de margine”, care constă în următoarele.

    Deja în primele minute de funcționare a sculei, așa cum se poate observa din profilogramele suprafețelor sale de lucru (Figurile 5 și 6), acoperirea este distrusă la întreaga sa grosime în zonele din apropierea muchiei de tăiere. Cu toate acestea, creșterea ulterioară a zonelor de uzură de-a lungul lungimii și adâncimii este restricționată de marginile zonelor de contact, care păstrează combinația rezistentă la uzură a stratului de acoperire și a stratului nitrurat.

    În plus, stratul nitrurat de suprafață, care are o duritate crescută combinată cu o rezistență ridicată la căldură, are o rezistență mai mare la deformațiile microplastice și ajută la încetinirea proceselor de înmuiere la suprafața posterioară.

    Figura 5. Profilograme zonelor uzate ale inserțiilor de tăiere din oțel R6M5 la strunjirea oțelului 45: a - R6M5 + (Ti, A1)N; b - P6M5 + nitrurare + (Ti, A1)N; moduri de prelucrare: v = 82 m/min; S = 0,2 mm/tur; / = 1,5 mm (fără lichid de răcire)

    Figura 6. Profilograme zonelor uzate ale plăcilor de tăiere din oțel R6M5 la frezarea frontală a oțelului 45: a - R6M5 + (Ti, Al)N; b - P6M5 + nitrurare + (Ti, Al)N; moduri de prelucrare: v = 89 m/min; S= 0,15 mm/dinte; B = 45 mm;

    Experiența în producție arată că prelucrarea combinată, care implică nitrurarea preliminară și acoperirea ulterioară, poate crește durabilitatea sculelor de mare viteză din cea mai largă gamă de până la 5 și de până la 3 ori în comparație cu uneltele fără întărire și, respectiv, cu o acoperire tradițională.

    Figura 7 arată dependența modificării uzurii în timp h 3 =f(T) a inserțiilor de tăiere din oțel R6M5 care au suferit diverse tipuriîntărirea suprafeței în timpul strunjirii și frezarea frontală a oțelului 45. Se poate observa că rezistența la uzura catastrofală a sculei în timpul strunjirii crește de 2,6 ori, iar la frezare - de 2,9 ori față de o unealtă cu înveliș, dar fără nitrurare.

    Figura 7. Dependența uzurii de suprafața flancului unei scule din oțel R6M5 cu diverse opțiuni tratarea suprafeței față de timpul de tăiere: -- *-- Р6М5 + (Ti, A1)N; --*-- Р6М5 + nitrurare + (Ti-Al)N; a - strunjirea oțelului 45 la v = 82 m/min; S = 0,2 mm/tur; /=1,5 mm; b - otel de frezat 45: v = 89 m/min; 5= 0,15 mm/dinte; B = 45 mm; t = 1,5 mm