Feritická nitrokarbonizace - Ferritic nitrocarburizing

Nesmí být zaměňována s Carbonitriding.

Feritická nitrokarbonizace nebo FNC, známé také pod chráněnými názvy Tenifer, Tufftride a Melonit stejně jako ARCOR,[Poznámka 1][1] je řada proprietárních kalení případu procesy, které se šíří dusík a uhlík do železný kovy nakritické teploty během solné lázně. Mezi další způsoby nitrokarbování železem patří plynný proces, jako je Nitrotec a iontové (plazmové). Teplota zpracování se pohybuje od 525 ° C (977 ° F) do 625 ° C (1157 ° F), ale obvykle se vyskytuje při 565 ° C (1049 ° F). Při této teplotě zůstávají oceli a jiné slitiny železa v feritický fázová oblast. To umožňuje lepší kontrolu rozměrové stability, která by nebyla přítomna v případě procesů kalení, ke kterým dochází při přechodu slitiny do austenitický fáze.[2] Existují čtyři hlavní třídy feritického nitrokarbování: plynný, solná koupel, ion nebo plazma, a vodní postel.[3]

Tento proces se používá ke zlepšení tří hlavních integrita povrchu aspekty včetně odolnosti proti oděru, únava vlastnosti a odolnost proti korozi. Má tu výhodu, že vyvolává malé zkreslení tvaru během procesu kalení. Důvodem je nízká teplota zpracování, která snižuje tepelné šoky a zamezuje fázové přechody z oceli.[4]

Dějiny

První feritické nitrokarbonizační metody byly prováděny při nízkých teplotách, přibližně 550 ° C (1022 ° F), v kapalné solné lázni. První společností, která tento proces úspěšně komercializovala, byla Imperial Chemical Industries v Velká Británie. ICI nazvala jejich proces „cassel“ kvůli rostlině, kde byl vyvinut [5][6] nebo „Sulfinuz“, protože obsahovalo síru v solné lázni. Zatímco proces byl velmi úspěšný s vysokorychlostními vřeteny a řezné nástroje, došlo k problémům s čištěním roztoku, protože to nebylo moc vody rozpustný.[7]

Kvůli problémům s čištění začala společnost Joseph Lucas Limited experimentovat s plynnými formami feritického nitrokarbonu na konci 50. let. Společnost požádala o patent do roku 1961. Vyráběla podobnou povrchovou úpravu jako Sulfinuzův proces, s výjimkou tvorby sulfidů. Atmosféra se skládala z amoniak, uhlovodík plyny a malé množství dalších plynů obsahujících uhlík.[8]

To podnítilo vývoj ekologičtějšího procesu solné lázně německou společností Degussa po získání ICI patentů.[9] Jejich proces je široce známý jako proces Tufftride nebo Tenifer. V návaznosti na to byl proces nitridace iontů vynalezen na začátku 80. let. Tento proces měl rychlejší doby cyklu, vyžadoval méně čištění a přípravy, formoval hlubší případy a umožňoval lepší kontrolu procesu.[10]

Procesy

Přes pojmenování je proces upravenou formou nitridování a ne nauhličování. Společnými atributy této třídy tohoto procesu je zavádění dusíku a uhlíku ve feritickém stavu materiálu. Procesy jsou rozděleny do čtyř hlavních tříd: plynný, solná koupel, ion nebo plazmanebo vodní postel. Obchodní název a patentované procesy se mohou mírně lišit od obecného popisu, ale všechny jsou formou feritické nitrokarbonizace.[11]

Feritická nitrokarbonizace v solné lázni

Feritická nitrokarbonizace v solné lázni je známá také jako kapalný feritický nitrokarbonát nebo kapalný nitrokarbonát[12] a je také známa pod názvy ochranných známek Tufftride[3] a Tenifer.[13]

Nejjednodušší formu tohoto procesu zahrnuje ochranná známka Melonit proces, známý také jako Meli 1. Nejčastěji se používá na oceli, slinutý žehličky a litiny snížit tření a zlepšovat se mít na sobě a odolnost proti korozi.[14][15]

Tento proces využívá solnou lázeň o alkálie kyanát. To je obsaženo v ocelovém hrnci, který má provzdušňování Systém. Kyanát tepelně reaguje s povrchem obrobku za vzniku zásady uhličitan. Lázeň se poté zpracuje, aby se uhličitan přeměnil zpět na kyanát. Povrch vytvořený z reakce má složenou vrstvu a difúzní vrstvu. Složená vrstva se skládá ze železa, dusíku a kyslíku, je odolná proti oděru a stabilní při zvýšených teplotách. Difúzní vrstva obsahuje nitridy a karbidy. The tvrdost povrchu se pohybuje od 800 do 1 500 HV v závislosti na ocel. To také nepřímo ovlivňuje hloubku případu; tj. ocel s vysokým obsahem uhlíku vytvoří tvrdé, ale mělké pouzdro.[14]

Podobný proces je ochranná známka Nu-Tride proces, také nesprávně známý jako Kolene proces (což je vlastně název společnosti), který zahrnuje cyklus předehřátí a přechodného kalení. Mezilehlé kalení je oxidující solná lázeň při 400 ° C (752 ° F). Toto zastavení reakce se udržuje 5 až 20 minut před konečným ochlazením na teplotu místnosti. Důvodem je minimalizace zkreslení a zničení veškerých přetrvávajících kyanátů nebo kyanidů, které na obrobku zůstaly.[16]

Jiné procesy pod ochrannou známkou jsou Sursulf a Tenoplus. Sursulf má v solné lázni sloučeninu síry, která vytváří povrchové sulfidy, které vytvářejí pórovitost na povrchu obrobku. Tato pórovitost se používá k omezení mazání. Tenoplus je dvoustupňový vysokoteplotní proces. První stupeň se vyskytuje při 625 ° C (1157 ° F), zatímco druhý stupeň se vyskytuje při 580 ° C (1076 ° F).[17]

Plynný feritický nitrokarbonát

Plynný feritický nitrokarbonát je také známý jako řízené nitrokarbování, měkká nitridace, a vakuové nitrokarbování nebo podle obchodních jmen UltraOx,[18] Nitrotec, Nitemper, Deganit, Triniding, Corr-I-Dur, Nitroc, NITREG-C a Nitrowear, Nitroneg.[3][19] Proces pracuje tak, aby se dosáhlo stejného výsledku jako v solné lázni, kromě toho, že se k difúzi dusíku a uhlíku do obrobku používají plynné směsi.[20]

Díly se nejprve vyčistí, obvykle pomocí a pára odmašťování proces, a poté nitrokarbonizovaný kolem 570 ° C (1 058 ° F), s dobou procesu, která se pohybuje od jedné do čtyř hodin. Skutečné směsi plynů jsou chráněné, ale obvykle obsahují amoniak a endotermický plyn.[20]

Plazmatický feritický nitrokarbonát

Plazmaticky asistovaná feritická nitrokarbonizace je také známá jako iontová nitridace, nitridace plazmatických iontů nebo nitridace výbojem. Proces pracuje tak, aby se dosáhlo stejného výsledku jako v solné lázni a plynném procesu, kromě toho, že reaktivita média není způsobena teplotou, ale ionizovaným stavem plynu.[21][22][23][24] V této technice se používají intenzivní elektrická pole ke generování ionizovaných molekul plynu kolem povrchu k difúzi dusíku a uhlíku do obrobku. Takový vysoce aktivní plyn s ionizovanými molekulami se nazývá plazma, pojmenování techniky. Plyn používaný pro plazmovou nitridaci je obvykle čistý dusík, protože není nutný žádný spontánní rozklad (jako je tomu v případě plynné feritické nitrokarbony s amoniakem). Vzhledem k relativně nízkému teplotnímu rozsahu (420 ° C (788 ° F) až 580 ° C (1076 ° F)), který se obvykle používá během plazmové feritické nitrokarbonizace a jemného chlazení v peci, lze minimalizovat zkreslení obrobků. Obrobky z nerezové oceli lze zpracovávat při mírných teplotách (například 420 ° C (788 ° F)) bez tvorby sraženin nitridu chrómu a tím zachování jejich korozní odolnosti.[25]

Postoxidační černý oxid

K nitrokarbonizačnímu procesu lze přidat další krok zvaný postoxidace. Při správném provedení postoxidace vytvoří vrstvu černý oxid (Fe3Ó4), což výrazně zvyšuje korozní odolnost ošetřeného podkladu při zachování esteticky atraktivní černé barvy.[26] Od zavedení Glock V roce 1982 se tento typ nitrokarbování s postoxidační úpravou stal populární jako tovární úprava pro vojenské zbraně.

Použití

Tyto procesy se nejčastěji používají na nízkouhlíkových, nízkolegovaných ocelích, používají se však také na středně a vysoce uhlíkové oceli. Mezi běžné aplikace patří vřetena, vačky, ozubená kola, umírá, hydraulické pístní tyče, a práškový kov komponenty.[27]

Glock Ges.m.b.H., an rakouský Výrobce střelných zbraní používal do roku 2010 Teniferův proces k ochraně hlavně a diapozitivů pistole vyrábějí. Cíl na a Pistole Glock je třetí a poslední proces kalení. Je tlustý 0,05 mm (0,0020 palce) a vytváří 64 Rockwell C hodnocení tvrdosti přes nitridovou lázeň 500 ° C (932 ° F).[28] Konečný matný, nelesklý povrch splňuje nebo překračuje nerezová ocel specifikace, je o 85% odolnější proti korozi než tvrdý chrom povrchovou úpravou a je 99,9% odolný vůči korozi ve slané vodě.[29] Po Teniferově procesu černá Parkerováno povrchová úprava je použita a skluz je chráněn, i když by povrchová úprava měla opotřebení. V roce 2010 přešel Glock na plynný feritický nitrokarbonizační proces.[30] Kromě Glock několik dalších výrobců pistolí, včetně Smith & Wesson a Springfield Armory, Inc., také používejte feritický nitrokarbonát pro dokončování dílů, jako jsou sudy a diapozitivy, ale říkají tomu Melonitová úprava. Heckler & Koch používají nitrokarbonizační proces, který označují jako nepřátelské prostředí. Výrobce pistolí Caracal International L.L.C. používá feritickou nitrokarbonizaci k dokončování dílů, jako jsou sudy a diapozitivy, pomocí plazmového postoxidačního procesu (PlasOx).Velmoc, slovenský výrobce střelných zbraní, rovněž používá a uhasit polské uhasit (QPQ) k vytvrzení kovových dílů na jeho pistolích K100.[31]

Reference

  1. ^ George E. Totten (28. září 2006). Tepelné zpracování oceli: metalurgie a technologie. CRC. p. 530. ISBN  978-0-8493-8452-3.
  2. ^ Pye 2003, str. 193.
  3. ^ A b C Pye 2003, str. 202.
  4. ^ Pye 2003, s. 193–194.
  5. ^ https://www.youtube.com/watch?v=yt2DU-22qus
  6. ^ Imperial Chemical Industries, ltd (1954). „Proces„ Cassel “„ Sulfinuz ““.
  7. ^ Pye 2003, str. 195.
  8. ^ Pye 2003, str. 195–196.
  9. ^ Hans Velstrop (22. února 2015). „Najít cestu v nomenklaturní džungli šíření dusíku“.
  10. ^ Pye 2003, s. 196–197.
  11. ^ Pye 2003, str. 201–202.
  12. ^ Velikonoční den, James R., Kapalný feritický nitrokarbonát (PDF), archivovány z originál (PDF) dne 2011-07-24, vyvoláno 2009-09-17.
  13. ^ Historie společnosti, archivovány z originál dne 26. 8. 2009, vyvoláno 2009-09-29.
  14. ^ A b Pye 2003, str. 203.
  15. ^ Zpracování melonitu, vyvoláno 2009-09-17.
  16. ^ Pye 2003, str. 208–210.
  17. ^ Pye 2003, str. 217.
  18. ^ https://www.ahtcorp.com/services/nitriding-and-nitrocarburizing/ultraox/ >
  19. ^ Pye 2003, str. 220.
  20. ^ A b Pye 2003, str. 219.
  21. ^ Pye 2003, str. 71.
  22. ^ Úvod do nitridování str. 9
  23. ^ Pye, David (2007), Metalurgie a technologie tepelného zpracování oceli, CRC Press, str. 493, ISBN  978-0-8493-8452-3.
  24. ^ MINIMALIZAČNÍ OPOTŘEBENÍ PROSTŘEDÍ KOMBINOVANÝCH TERMO CHEMICKÝCH A PLAZMOVĚ AKTIVOVANÝCH PROCESŮ DIFUZE A NÁTĚRU Thomas Mueller, Andreas Gebeshuber, Roland Kullmer, Christoph Lugmair, Stefan Perlot, Monika Stoiber Archivováno 14.08.2011 na Wayback Machine
  25. ^ Larisch, B; Brusky, U; Spies, HJ (1999). "Plazmová nitridace nerezových ocelí za nízkých teplot". Technologie povrchů a povlaků. 116: 205–211. doi:10.1016 / S0257-8972 (99) 00084-5.
  26. ^ Holm, Torsten. „Atmosféry pece 3: Nitradování a nitrokarbonizace“ (PDF). Ferronova. Ferronova. Citováno 8. května 2017.
  27. ^ Pye 2003, str. 222.
  28. ^ Kasler, Peter Alan (1992). Glock: Nová vlna v bojových zbraních. Boulder, Col .: Paladin Press. 136–137. ISBN  9780873646499. OCLC  26280979.
  29. ^ Kokalis, Peter (2001). Testy a hodnocení zbraní: The Best of Soldier of Fortune. Boulder, Col .: Paladin Press. p. 321. ISBN  9781581601220.
  30. ^ Editor (2008-08-07). "Historie střelných zbraní, technologie a vývoj". Citováno 25. prosince 2014.
  31. ^ „Grandpower na Tenifer QPQ“. Archivovány od originál dne 2014-10-26. Citováno 2011-01-06.
  1. ^ Mezi další obchodní názvy patří mimo jiné Tuffride / Tuffrider, QPQ, Sulfinuz, Sursulf, Meli 1 a Nitride.

Bibliografie

externí odkazy