Estat de l'aplicació i tendència de desenvolupament del procés de nitruració de terres rares

Des de mitjans de la dècada de 1980, en producció, alguns engranatges generalment tractats amb processos de carburació i apagat d’acer d’aliatge tenen requisits de resistència més elevats, així com requisits d’alta velocitat, alta potència i alta fiabilitat. No obstant això, la forma de l'acer després del tractament de carburació i apagat és relativament gran i cal afegir passos posteriors, com ara el tractament de rectificat d'engranatges. No és fàcil aconseguir un tractament de rectificat d'engranatges per a engranatges no involucrats. A més, el ràpid desenvolupament de la indústria aeroespacial en els darrers anys també ha promogut l’aplicació de grans anells de precisió i peces de parets primes. En l'actualitat, el tractament superficial d'aquestes peces d'acer adopta majoritàriament el procés de carburació i apagat, que també té el problema de la dificultat en el processament i conformat final, i la gran deformació després de l'apagat. En comparació amb la peça de treball carburada, la peça de treball després de la nitruració té menys deformació, cosa que pot resoldre millor els problemes anteriors.

Com els dos processos de tractament tèrmic d’enduriment superficial més habituals, la nitruració i la carburació tenen els seus propis avantatges. La resistència al desgast de la capa de nitruració és millor que la de la capa carburada i la duresa és més alta, però el cicle de procés és més llarg que el de la capa carburada. La capa de nitruració és menys profunda que la capa carburada (0.3 ～ 0.5 mm) i la capacitat de càrrega del suport i de l'impacte és relativament feble. . Estudis experimentals han demostrat que el tractament de nitruració profunda (> 0.55 mm) pot substituir parcialment el procés de carburació i també pot millorar eficaçment la resistència a l'impacte i la capacitat de suport de la capa carburada.

Atès que les terres rares s’han aplicat al tractament tèrmic químic, els estudiosos nacionals i estrangers han dut a terme molts estudis sobre el paper de les terres rares en el procés de nitruració i han obtingut resultats notables. És a dir, afegir terres rares en el procés de nitruració pot augmentar eficaçment la taxa d’infiltració i la duresa de la capa d’infiltració. , Fer més gruixuda la capa d’infiltració i millorar l’estructura, tenint així el doble paper de catàlisi i microaliatge. El desenvolupament de la tecnologia de nitruració de terres rares depèn de les seves pròpies característiques, és a dir, l’estructura única de la capa electrònica fa que tingui una forta activitat química.

L’addició d’elements de terres rares al procés de nitruració té molts avantatges: en primer lloc, pot accelerar la nitruració; en segon lloc, pot reduir eficaçment la temperatura de nitruració; en tercer lloc, pot augmentar considerablement la vida útil dels equips i accessoris de peces; en quart lloc, es pot millorar la fatiga de flexió de les peces, la resistència a la fatiga per contacte i la resistència al desgast, etc. la qualitat del producte, aconseguint així una integració primerenca amb els estàndards internacionals i augmentant la competitivitat internacional.

1. Estat d'aplicació del procés convencional de nitruració

La nitruració és una tecnologia de tractament tèrmic químic superficial àmpliament utilitzada. El propòsit del procés de nitruració és obtenir una duresa superficial més alta sense canviar bàsicament les seves pròpies propietats i la mida de la peça, i al mateix temps pot millorar la resistència al desgast i millorar la vida a la fatiga. . Igual que altres processos químics de tractament tèrmic, el procés de nitruració inclou la descomposició del medi nitrurant, la reacció en l’agent nitrurant, la difusió, la reacció d’interfície de fase, la difusió de l’element nitrogen infiltrat al ferro i la formació de nitrurs. Segons el diagrama de fases d'aliatge Fe-N, la temperatura de nitruració és generalment inferior a 590 ° C (la temperatura eutectoide del nitrogen), i la capa de nitruració forma la fase ε i la fase α des de la superfície cap a l'interior. Atès que la velocitat de difusió dels àtoms de nitrogen a la fase d’epsilon és la més lenta, després de formar-se la capa de nitruració, la fase d’epsilon actuarà com una barrera per dificultar la difusió interior dels àtoms de nitrogen. Per tant, en circumstàncies normals, la taxa de creixement de la capa de nitruració disminuirà significativament després de nitrurar-la durant un període de temps.
Procés de nitruració de terres rares

2.1 El mecanisme de nitruració de terres rares

Terra rara és un terme col·lectiu per a 17 elements, inclosos els elements de lantànids i l’escandi (Sc) i l’itri (Y). Aquests elements de terres rares són relativament actius i es troben entre magnesi (Mg) i alumini (Al). Per les seves característiques úniques, s’utilitza àmpliament en molts camps. També és degut a aquestes característiques que es pot utilitzar com a accelerador del tractament tèrmic i es pot utilitzar en el tractament tèrmic químic. En el tractament tèrmic químic, el lantà (La) i el ceri (Ce) són sovint els elements principals, ja que tenen una estructura de capa electrònica 4f i una forta electronegativitat química, com el ceri (Ce) -2.48, el lantà (La) -2.52, per tant , les seves propietats químiques són relativament actives, cosa que al seu torn li permet produir una millor sinergia química amb una varietat de no metalls. Estudis de l’Institut de Tecnologia de Harbin creuen que els elements de les terres rares amb una estructura electrònica especial i activitat química poden penetrar a la superfície de les peces d’acer. La raó dels nombrosos avantatges és que un cop l’element de la terra rara penetra a la superfície de l’acer, el radi atòmic és aproximadament un 40% més gran que el de l’àtom de ferro, cosa que provocarà la distorsió de la xarxa de l’àtom de ferro que l’envolta. al seu torn augmenta la densitat de defectes, és a dir, la distorsió en produeix més de nous. Els defectes cristal·lins són propicis per a l’adsorció i difusió dels àtoms de nitrogen, de manera que els àtoms intersticials s’enriqueixen a la zona de distorsió. Després que l’element de la terra rara penetri a la superfície de la peça d’acer, en poc temps formarà una alta concentració de nitrogen a la superfície de la peça d’acer, formant així un elevat potencial de nitrogen i un gradient de concentració, cosa que fa que els àtoms de nitrogen siguin difusos cap a l’interior ràpidament, fent que el procés de tractament tèrmic químic sigui evident. Accelereu i perfeccioneu l'estructura de la capa infiltrada i milloreu el rendiment de la capa infiltrada.

L'autor creu que l'augment substancial de la taxa de nitruració de terres rares es deu principalment a les següents raons:

• La infiltració d’elements de terres rares fa que proliferi la densitat de defectes, augmenti el flux de difusió J i el coeficient de transferència dels àtoms de nitrogen.
• La infiltració d’elements de terres rares indueix una distorsió de la xarxa de l’àtom de Fe superficial, que augmenta l’energia superficial, augmentant així l’energia d’adsorció de la captura d’àtoms de N intersticials.
• L’enriquiment d’un gran nombre d’àtoms de N a la zona de distorsió augmenta la diferència de concentració de nitrogen, millora l’energia química i accelera la velocitat de difusió.

2.2.Les característiques de la nitruració de terres rares

L’efecte catalític de les terres rares durant la nitruració és molt superior al de la carburació, que és una característica important de la nitruració de les terres rares. El motiu és que la temperatura de nitruració sol estar a la zona de fase α-Fe, i la resistència a la infiltració d’elements de terres rares en aquesta zona de fase és molt menor que la de la zona de fase γ-Fe; a més, la quantitat d’infiltració de terres rares també és el principal factor que afecta l’efecte d’infiltració. . En termes generals, una gran quantitat d’infiltració té un millor efecte d’infiltració i la quantitat d’infiltració de terres rares durant la nitruració és superior a la durant la carburació, de manera que l’efecte d’infiltració durant la nitruració és millor.

La distribució i la morfologia del nitrur a la capa de nitruració són la clau de la duresa de la capa de nitruració. Quan el nitrur es dispersa i es distribueix, la duresa és més alta, al contrari, la duresa és menor. En el procés convencional de nitruració, el nitrur escamós es produeix generalment i el nitrur és coherent o semi-coherent amb la fase principal. A mesura que augmenta la temperatura, els nitrurs continuen acumulant-se i fent-se més grans, es dessolubilitzen a partir de la fase principal i la duresa cau bruscament.

En el procés de nitruració de terres rares, la infiltració de terres rares fa que el nitrur presenti un estat de distribució dispers i desigual, de manera que l'energia lliure augmenta bruscament i es converteix en un parany per a àtoms de N intersticials. Al mateix temps, es pot formar una massa d’aire metastable de Cottrell, que pot reduir l’energia allà. La formació de nitrurs pren com a nucli els elements de les terres rares i la seva distribució es dispersa finament. Al mateix temps, també presenta una precipitació quasi esfèrica difusa, evitant així la generació d’estructures semblants a les venes i evitant també la segregació del nitrur al llarg del límit del gra. A més, dins d’un cert interval de temperatures, la morfologia del nitrur no canviarà i la seva distribució no canviarà. En comparació amb la tecnologia convencional de nitruració, la tecnologia de nitruració de terres rares fa que la duresa de la capa de nitrur sigui més elevada i la fragilitat es pugui mantenir a 0 ~ Nivell 1.

2.3. Requisits del procés de nitruració de terres rares

La nitruració de terres rares té la característica d’una duresa superior de la capa de nitruració. Segons aquesta característica, la temperatura de nitruració es pot augmentar entre 10 i 20 ° C, de manera que es promou de manera més eficaç l’augment de la velocitat de nitruració. Segons els resultats d’un gran nombre d’experiments, es pot trobar que amb la mateixa temperatura, la nitruració de terres rares només pot augmentar la taxa d’infiltració entre un 15% i un 20%, però després d’augmentar la temperatura en 20 ° C, la taxa d’infiltració es pot augmentar molt. Al mateix temps, de manera similar a la tecnologia convencional de nitruració, la nitruració de terres rares ha de controlar la velocitat de descomposició de l’amoniac de la nitruració dins d’un rang raonable, és a dir, s’hauria d’utilitzar un potencial de nitrogen (Np) més alt en la fase inicial i, a continuació, reduir-lo gradualment. En general, s’adopta el procés de nitruració en atmosfera controlada de dos extrems amb temperatura variable i potencial variable de nitruració, i la velocitat de descomposició de l’amoníac es redueix en la fase inicial i el potencial de nitrogen s’incrementa per satisfer els requisits d’acceleració de la velocitat de nitruració, cosa que augmenta molt això.

2.4. Beneficis econòmics i estalvi energètic de la nitruració de terres rares

Mitjançant un procés convencional de nitruració, acer estructural d’aliatge general, quan la capa requereix 0.3 mm, el temps de retenció generalment necessita més de 30 hores. Quan la capa d’infiltració requereix 0.6 mm, el temps de conservació de la calor necessita més de 90h. Després que s’afegeixi nitruració de terres rares al catalitzador, quan l’acer estructural d’aliatge normal requereix una capa d’infiltració de 0.3 mm, si el procés de nitruració d’aïllament per escalfament cíclic es pot utilitzar en la mateixa condició de temperatura, el temps de retenció només serà de 14h. En comparació amb la tecnologia convencional de nitruració, el temps de conservació de la calor és 16 hores més curt i s’estalvia el 53% del temps. Per tant, pot estalviar un 40% d’electricitat, reduir el consum d’amoníac en un 35% i reduir les emissions de gasos d’escapament en un 35% aproximadament. Quan la capa de penetració requereix 0.6 mm, el temps de conservació de la calor es pot escurçar aproximadament un 40%.

La Xina és un important país fabricant de maquinària, amb milers d’empreses que utilitzen nitruració de gas, principalment en la fabricació de màquines-eina, transmissió d’energia eòlica, equips aeroespacials, fabricació de motlles i altres indústries. S'estima que 3000 forns de nitruració tipus fossat (calculats a 75kW) funcionaran 100 vegades l'any i cada encès durant 25h consumirà 5.625 × 108kW • h d'electricitat anualment. L’ús d’agent de permeació de terres rares pot augmentar la taxa de permeabilitat un 40% i estalviar electricitat en 2.250 × 108kW • h, que equival a 90,000 tones de carbó estàndard i reduir les emissions de CO2 en 80,000 tones. Per tant, si tota la indústria adopta la tecnologia d’infiltració de terres rares en el procés de nitruració, tindrà un millor efecte d’estalvi energètic i reducció d’emissions.

3. Desenvolupament de la tecnologia de nitruració de terres rares

3.1. La importància de la nitruració de terres rares

En els darrers anys, amb l’augment general dels preus mundials de l’energia, el desenvolupament econòmic de la Xina s’enfronta a grans reptes. Per aquest motiu, ha proposat establir un país innovador i d’estalvi energètic i assolir l’objectiu d’un desenvolupament econòmic sostenible, i ha emès mesures pertinents per reduir el consum d’energia, la conservació d’energia i la reducció d’emissions. I polítiques relacionades per aconseguir una prolongació eficient de la vida. Segons la prova preliminar del procés de nitruració de terres rares, es pot saber que la infiltració catalitzada per terres rares pot escurçar molt el temps de nitruració de gasos i mostrar diferents efectes catalitzats per a diferents materials d’acer, generalment es pot escurçar entre un 30% i un 60% % i la duresa superficial també és baixa. En comparació amb la nitruració tradicional, pot augmentar de 50 a 150 CV. Els càlculs preliminars indiquen que l’ús d’aquesta tecnologia reduirà considerablement el consum d’energia, que s’espera reduir el consum d’energia entre un 30% i un 40%, reduir les emissions de gasos residuals nitrurants, escurçar les hores de treball i millorar l’eficiència del treball. Al mateix temps, es millora molt la qualitat de les peces d’acer, es millora la resistència al desgast, es millora la resistència al desgast de la superfície, s’incrementa la resistència i la duresa dins d’un determinat rang i es realitza un ús eficient i una llarga vida útil . La tecnologia de nitruració de terres rares promourà el desenvolupament del procés de nitruració de la Xina.

3.2 Perspectives de nitruració de terres rares

El procés de nitruració té les característiques de millorar la duresa superficial de les peces, millorar la resistència al desgast de les peces i millorar la resistència a la corrosió i a la fatiga. Es pot utilitzar àmpliament en indústries de producció de motlles i maquinària d'energia. La nitruració és un procés irremplaçable en el processament mecànic, però encara hi ha alguns problemes que cal resoldre amb urgència en el procés de nitruració. Per exemple, el temps del procés és massa llarg. Prenent com a exemple una capa de 0.5 mm, trigareu fins a 50 hores. Si s’afegeix el temps auxiliar inclòs el càlcul, el temps de procés arribarà de 3 a 4 dies. Per tant, això perdrà moltes hores laborals, consum d’electricitat i amoníac. Per aquest motiu, el futur de la investigació sobre el procés de nitruració s'hauria de centrar en els aspectes següents: un és escurçar el temps de nitruració; l’altre és aprofundir la capa d’infiltració; el tercer és reduir el consum d’energia; i el quart és canviar cap a la direcció del desenvolupament d’una economia verda.

Tenint en compte els abundants recursos de terres rares de la Xina i els nombrosos avantatges del procés de nitruració de terres rares, s’hauria d’utilitzar la innovació i la promoció tecnològiques per donar un joc ple als avantatges dels recursos i la tecnologia per formar avantatges en el desenvolupament industrial i beneficis econòmics.

Els investigadors en ciència i tecnologia dels materials haurien de prendre la innovació i la promoció del procés de nitruració de terres rares com a focus de recerca i dur a terme una discussió més profunda sobre les seves lleis internes i el seu mecanisme de nitruració. Realitzeu contínuament la investigació i el desenvolupament de catalitzadors de terres rares d’alta eficiència i procureu substituir completament el procés de nitruració convencional pel procés de nitruració de terres rares, maximitzant així l’efecte de l’estalvi energètic, la reducció d’emissions, la reducció del consum i l’eficiència. augment i prolongació de la vida.

Conserveu la font i l'adreça d'aquest article per tornar a imprimir-les: Estat de l'aplicació i tendència de desenvolupament del procés de nitruració de terres rares

Minghe Empresa de fosa a pressió es dediquen a la fabricació i proporcionen peces de fosa de qualitat i alt rendiment (la gamma de peces de fosa a pressió metàl·lica inclou principalment Fosa a pressió de paret prima,Fundició a càmera calenta,Fosa a pressió a càmera freda), Servei rodó (Servei de fosa a pressió,Mecanitzat en cnc,Fabricació de motllesQualsevol requisit personalitzat de fosa a pressió d’alumini, fosa a pressió de magnesi o de Zamak / zinc i altres foses es pot posar en contacte amb nosaltres.

Sota el control d’ISO9001 i TS 16949, tots els processos es duen a terme a través de centenars de màquines avançades de fosa a pressió, màquines de 5 eixos i altres instal·lacions, que van des de les bombes a les rentadores Ultra Sonic. equip d’enginyers, operadors i inspectors experimentats per fer realitat el disseny del client.

Fabricant contractual de peces de fosa a pressió. Les capacitats inclouen peces de fosa a pressió d’alumini de cambra freda des de 0.15 lliures. fins a 6 lliures, configuració de canvis ràpids i mecanitzat. Els serveis de valor afegit inclouen polit, vibració, desbarbat, granallat, pintura, revestiment, recobriment, muntatge i eines. Els materials treballats inclouen aliatges com 360, 380, 383 i 413.

Assistència al disseny de fosa a pressió de zinc / serveis d'enginyeria simultània Fabricant a mida de peces de fosa a pressió de zinc. Es poden fabricar peces de fosa en miniatura, peces de fosa a pressió a alta pressió, peces de motlle multi-lliscant, peces de motlle convencionals, peces de matrius unitats i peces de fosa independents i peces de fosa segellades a cavitat. Les peces de fosa es poden fabricar en longituds i amplades de fins a 24/0.0005 polzades +/- XNUMX polzades de tolerància.  

Fabricant certificat ISO 9001: 2015 de magnesi fos a pressió, les capacitats inclouen fosa a pressió de magnesi a alta pressió de fins a 200 tones de càmera calenta i 3000 tones de càmera freda, disseny d’eines, polit, emmotllament, mecanitzat, pintura en pols i líquid, QA complet amb capacitats CMM , muntatge, embalatge i lliurament.

Certificat ITAF16949. Inclou un servei de càsting addicional càsting d'inversió,colada de sorra,Fundició Gravity, Colada d'escuma perduda,Fundició centrífuga,Fundició al buit,Fundició permanent de motllesLes capacitats inclouen EDI, assistència en enginyeria, modelatge sòlid i processament secundari.

Indústries de fosa Estudis de casos de peces per a: Cotxes, Bicicletes, Avions, Instruments musicals, Embarcacions, Dispositius òptics, Sensors, Models, Dispositius electrònics, Tancaments, Rellotges, Maquinària, Motors, Mobles, Joieria, Plantilles, Telecom, Il·luminació, Dispositius mèdics, Dispositius fotogràfics, Robots, escultures, equip de so, equipament esportiu, eines, joguines i molt més. 

Què us podem ajudar a fer a continuació?

∇ Aneu a la pàgina d'inici de Fundició a la Xina

By Fabricant de fosa a pressió Minghe | Categories: Articles útils |material etiquetes: Fosa d'alumini, Fosa de zinc, Fosa de magnesi, Fundició de titani, Fundició d'acer inoxidable, Fosa de llautó,Fosa de bronze,Emetent vídeo,Història de l'empresa,Colada de fosa d'alumini | Comentaris desactivats