Для получения стали с разнообразными свойствами используют методы обработки, меняющие ее характеристики. Не так давно стали применять азотирование – насыщение металла азотом.
Какое влияние оказывает азот на сталь
Влияние азота на свойства стали таково:
- за счет повышения индекса твердости улучшается износостойкость материала;
- увеличивается показатель усталостной прочности;
- появляется стойкая антикоррозионная защита, сохраняющаяся при контакте с водой, паром, воздухом.
Азот вводят в сталь азотированными ферросплавами, максимальное его содержание в металле – 0,3%. Если увеличивать это количество – в сплаве появлялось множество газовых раковин. Если вводить в виде азотистого марганца, то степень усвоения – 70% от вводимого объема. При увеличении объема — степень снижается до 55%.
Когда в сталь вводят такие элементы, как хром, ванадий, то растворимость азота возрастает. Если вводить азотистый марганец и азотистый хром, то поверхность металла становится не гладкой, без раковин. Содержание присадок в марганцовистом сплаве значительно повышают уровень плавкости, текучести, не ухудшая пластичность.
Ударная вязкость остается на том же уровне, а износостойкость при легировании более высокая, чем при легировании без хрома.
При проведении опытной плавки сердечников из марганцовистой стали с присадками азота и хрома были проведены следующие действия. В первом сердечнике металл подлежал раскислению в ковше алюминием, вводился в азотистый марганец. В готовом виде содержание азота – 0,033% — значит, он усвоился на уровне 70%.
Второй сердечник был легирован марганцем и феррохромом. Азотистый марганец присадили после раскисления в ковше алюминием.
Отлили по 4 сердечника, изготовили крестовины и запустили в эксплуатацию на железной дороге. Результаты наблюдения показали влияние азота на сталь: в сравнении со стандартными крестовинами опытный образец из высокомарганцовистой стали имеет меньшую скорость износа, а продолжительность эксплуатации – значительно выше.
Как насытить сталь азотом
Чтобы насытить стальную поверхность азотом — применяют железный муфель. Заготовка помещается внутрь. Муфель определяют в печь, разогретую до 600ºС. Нагреваясь, муфель наполняется газом, в том числе аммиаком. Аммиак распадается, выделяя азот, насыщающий поверхность заготовки.
На результаты азотирования влияют несколько факторов:
- величина температуры процесса;
- время проведения всех манипуляций;
- величина давления заполнения газом.
Такая технология имеет множество достоинств:
- значительно улучшает множество показателей качества металла, что позволяет расширить сферу его применения;
- не требует предварительного нагревания заготовок;
- улучшенные характеристики сохраняются до 650ºС.
Азотирования проводят разными способами, требующими разного оборудования – газовым, каталитическим газовым, с применением электролита.
