Toepassingsstatus en ontwikkelingstrend van het nitreringsproces van zeldzame aarde

Sinds het midden van de jaren tachtig hebben sommige tandwielen die in het algemeen zijn behandeld met een carboneer- en afschrikproces van gelegeerd staal, tijdens de productie hogere sterkte-eisen, evenals hoge snelheid, hoog vermogen en hoge betrouwbaarheidseisen. De vorm van het staal na carboneer- en afschrikbehandeling is echter relatief groot en daaropvolgende stappen zoals tandwielslijpbehandeling moeten worden toegevoegd. Het is niet eenvoudig om een ​​​​tandwielslijpbehandeling te krijgen voor niet-involute tandwielen. Daarnaast heeft de snelle ontwikkeling van de lucht- en ruimtevaartindustrie in de afgelopen jaren ook de toepassing van grote precisieringen en dunwandige onderdelen bevorderd. Op dit moment neemt de oppervlaktebehandeling van deze stalen onderdelen meestal het carboneer- en afschrikproces aan, dat ook het probleem heeft van moeilijkheid bij de uiteindelijke verwerking en vorming, en grote vervorming na afschrikken. In vergelijking met het gecarboniseerde werkstuk heeft het werkstuk na nitreren minder vervorming, wat de bovenstaande problemen beter kan oplossen.

Als de twee meest voorkomende warmtebehandelingsprocessen voor oppervlakteverharding, hebben nitreren en carboneren hun eigen voordelen. De slijtvastheid van de nitreerlaag is beter dan die van de gecarboniseerde laag en de hardheid is hoger, maar de procescyclus is langer dan die van de gecarboniseerde laag. De nitreerlaag is ondieper dan de gecarboniseerde laag (0.3 - 0.5 mm) en het draagvermogen en de impactbelasting zijn relatief zwak. . Experimentele studies hebben aangetoond dat een diepe nitreerbehandeling (>0.55 mm) het carboneringsproces gedeeltelijk kan vervangen en ook de slagvastheid en het draagvermogen van de gecarboniseerde laag effectief kan verbeteren.

Sinds zeldzame aardmetalen zijn toegepast bij chemische warmtebehandeling, hebben wetenschappers in binnen- en buitenland veel onderzoek gedaan naar de rol van zeldzame aarden in het nitreerproces en hebben ze opmerkelijke resultaten bereikt. Dat wil zeggen dat het toevoegen van zeldzame aardmetalen aan het nitreerproces de infiltratiesnelheid en hardheid van de infiltratielaag effectief kan verhogen. , De infiltratielaag dikker maken en de structuur verbeteren, waardoor de dubbele rol van katalyse en microlegering wordt vervuld. De ontwikkeling van de technologie voor het nitreren van zeldzame aarde hangt af van zijn eigen kenmerken, dat wil zeggen dat de unieke elektronische laagstructuur ervoor zorgt dat het een sterke chemische activiteit heeft.

De toevoeging van zeldzame aardelementen aan het nitreerproces heeft veel voordelen: ten eerste kan het het nitreren versnellen; ten tweede kan het de nitreertemperatuur effectief verlagen; ten derde kan het de levensduur van apparatuur en werkstukinrichtingen aanzienlijk verlengen; ten vierde kan het de buigmoeheid van onderdelen, de contactmoeheidssterkte en slijtvastheid, enz. verbeteren. Daarom heeft de introductie van zeldzame aardelementen in het chemische warmtebehandelingsproces het proces bij het nitreren van Chinese tandwielen verbeterd naar een nieuw niveau en sterk verbeterd de productkwaliteit, waardoor vroege integratie met internationale normen wordt bereikt en het internationale concurrentievermogen wordt verbeterd.

1. Toepassingsstatus van conventioneel nitreerproces

Nitreren is een veelgebruikte chemische oppervlaktebehandelingstechnologie. Het doel van het nitreerproces is om een ​​hogere oppervlaktehardheid te verkrijgen zonder de eigen eigenschappen en de grootte van het werkstuk fundamenteel te veranderen, en tegelijkertijd kan het de slijtvastheid en de vermoeiingslevensduur verbeteren. . Net als andere chemische warmtebehandelingsprocessen, omvat het nitreerproces de ontleding van het nitreermedium, de reactie in het nitreermiddel, de diffusie, de fase-interfacereactie, de diffusie van het geïnfiltreerde stikstofelement in het ijzer en de vorming van nitriden. Volgens het fasediagram van de Fe-N-legering is de nitreertemperatuur over het algemeen lager dan 590°C (de eutectoïde temperatuur van stikstof), en vormt de nitreerlaag de -fase en α-fase van het oppervlak naar de binnenkant. Aangezien de diffusiesnelheid van stikstofatomen in de epsilon-fase het langzaamst is, zal de epsilon-fase, nadat de nitrerende laag is gevormd, werken als een barrière om de binnenwaartse diffusie van stikstofatomen te belemmeren. Daarom zal onder normale omstandigheden de groeisnelheid van de nitreerlaag aanzienlijk afnemen na een bepaalde periode van nitreren.
Zeldzame aarde nitreerproces

2.1 Het mechanisme van nitrering van zeldzame aardmetalen

Zeldzame aarde is een verzamelnaam voor 17 elementen, waaronder lanthanide-elementen en scandium (Sc) en yttrium (Y). Deze zeldzame aardelementen zijn relatief actief en bevinden zich tussen magnesium (Mg) en aluminium (Al). Vanwege zijn unieke eigenschappen wordt het op veel gebieden veel gebruikt. Het is ook vanwege deze eigenschappen dat het kan worden gebruikt als een warmtebehandelingsversneller en kan worden gebruikt bij chemische warmtebehandeling. Bij chemische warmtebehandeling zijn lanthaan (La) en cerium (Ce) vaak de belangrijkste elementen, omdat ze een 4f elektronische laagstructuur en sterke chemische elektronegativiteit hebben, zoals cerium (Ce)-2.48, lanthaan (La)-2.52, daarom , zijn chemische eigenschappen relatief actief, waardoor het op zijn beurt een betere chemische synergie kan produceren met een verscheidenheid aan niet-metalen. Geleerden van het Harbin Institute of Technology geloven dat zeldzame aardelementen met een speciale elektronische structuur en chemische activiteit in het oppervlak van stalen onderdelen kunnen doordringen. De reden voor de vele voordelen is dat zodra het zeldzame-aarde-element in het oppervlak van het staal doordringt, de atoomstraal ongeveer 40% groter is dan die van het ijzeratoom, wat de vervorming van het omringende ijzeratoomrooster zal veroorzaken, wat in beurt verhoogt de defectdichtheid, dat wil zeggen, de vervorming produceert meer nieuwe. De kristaldefecten zijn bevorderlijk voor de adsorptie en diffusie van stikstofatomen, zodat de interstitiële atomen in de vervormingszone worden verrijkt. Nadat het zeldzame aarde-element in het oppervlak van het stalen onderdeel is doorgedrongen, zal het in korte tijd een hoge stikstofconcentratie op het oppervlak van het stalen onderdeel vormen, waardoor een hoog stikstofpotentieel en concentratiegradiënt wordt gevormd, waardoor de stikstofatomen naar binnen diffunderen snel, waardoor het chemische warmtebehandelingsproces duidelijk wordt Versnel en verfijn de structuur van de geïnfiltreerde laag en verbeter de prestaties van de geïnfiltreerde laag.

De auteur is van mening dat de substantiële toename van het nitreren van zeldzame aardmetalen voornamelijk te wijten is aan de volgende redenen:

• Door de infiltratie van zeldzame aardelementen neemt de defectdichtheid toe, neemt de diffusieflux J toe en neemt de overdrachtscoëfficiënt van stikstofatomen sterk toe.
• De infiltratie van zeldzame aardelementen induceert oppervlaktevervorming van het Fe-atoomrooster, waardoor de oppervlakte-energie toeneemt, waardoor de adsorptie-energie van het invangen van interstitiële N-atomen toeneemt.
• De verrijking van een groot aantal N-atomen in de vervormingszone verhoogt het stikstofconcentratieverschil, verhoogt de chemische energie en versnelt de diffusiesnelheid.

2.2.De kenmerken van nitreren van zeldzame aardmetalen

Het katalytische effect van zeldzame aarde tijdens het nitreren is veel groter dan dat van carboneren, wat een belangrijk kenmerk is van het nitreren van zeldzame aarde. De reden is dat de temperatuur van nitreren zich gewoonlijk in de a-Fe-fasezone bevindt en dat de infiltratieweerstand van zeldzame aardelementen in deze fasezone veel kleiner is dan die in de a-Fe-fasezone; bovendien is de hoeveelheid infiltratie van zeldzame aarde ook de belangrijkste factor die het infiltratie-effect beïnvloedt. . Over het algemeen heeft een grote hoeveelheid infiltratie een beter effect van infiltratie, en de hoeveelheid zeldzame aarde-infiltratie tijdens nitreren is meer dan die tijdens carboneren, dus het infiltratie-effect tijdens nitreren is beter.

De verdeling en morfologie van nitride in de nitreerlaag zijn de sleutel tot de hardheid van de nitreerlaag. Wanneer het nitride wordt gedispergeerd en verdeeld, is de hardheid hoger, integendeel, de hardheid is lager. Bij het conventionele nitreerproces wordt in het algemeen het vlokkige nitride geproduceerd en is het nitride coherent of semi-coherent met de moederfase. Naarmate de temperatuur stijgt, blijven de nitriden zich ophopen en groter worden, onoplosbaar maken uit de moederfase en de hardheid neemt sterk af.

Tijdens het nitreren van zeldzame aarde zorgt de infiltratie van zeldzame aarde ervoor dat het nitride een gedispergeerde en ongelijkmatige distributietoestand vertoont, zodat de vrije energie sterk stijgt en een val wordt voor interstitiële N-atomen. Tegelijkertijd kan een metastabiele Cottrell-luchtmassa worden gevormd, die de energie daar kan verminderen. De vorming van nitriden neemt zeldzame aardelementen als kern en hun verdeling wordt fijn verspreid. Tegelijkertijd presenteert het ook een diffuse quasi-sferische neerslag, waardoor de vorming van een aderachtige structuur wordt vermeden en ook de segregatie van nitride langs de korrelgrens wordt vermeden. Bovendien zal binnen een bepaald temperatuurbereik de morfologie van het nitride niet veranderen en zal de distributie niet veranderen. Vergeleken met de conventionele nitreertechnologie, maakt de nitridetechnologie van zeldzame aarde de hardheid van de nitridelaag hoger en kan de brosheid op 0 ~ niveau 1 worden gehouden.

2.3. Vereisten van het nitreerproces van zeldzame aarde

Zeldzame aarde nitreren heeft het kenmerk van een hogere hardheid van de nitreerlaag. Volgens deze eigenschap kan de nitreertemperatuur met 10 tot 20°C worden verhoogd, waardoor de verhoging van de nitreersnelheid effectiever wordt bevorderd. Volgens de resultaten van een groot aantal experimenten kan worden vastgesteld dat met dezelfde temperatuur nitrering van zeldzame aarden de infiltratiesnelheid slechts met 15% tot 20% kan verhogen, maar na verhoging van de temperatuur met 20 ° C, de infiltratiesnelheid sterk kan worden vergroot. Tegelijkertijd moet het nitreren van zeldzame aarden, net als bij conventionele nitreertechnologie, de ontledingssnelheid van ammoniak binnen een redelijk bereik beheersen, dat wil zeggen dat in de beginfase een hoger stikstofpotentieel (Np) moet worden gebruikt en vervolgens geleidelijk wordt verminderd. Over het algemeen wordt het nitreerproces met twee uiteinden met gecontroleerde atmosfeer met variabele temperatuur en variabel nitreerpotentieel aangenomen, en de ontledingssnelheid van ammoniak wordt verlaagd in de beginfase en het stikstofpotentieel wordt verhoogd om te voldoen aan de vereisten voor het versnellen van de nitreersnelheid, die aanzienlijk toeneemt het.

2.4. Economische voordelen en energiebesparing van nitreren van zeldzame aardmetalen

Gebruikmakend van een conventioneel nitreerproces, algemeen gelegeerd constructiestaal, wanneer de laag 0.3 mm vereist, heeft de houdtijd over het algemeen meer dan 30 uur nodig. Wanneer de infiltratielaag 0.6 mm vereist, heeft de warmtebehoudtijd meer dan 90 uur nodig. Nadat nitrering van zeldzame aardmetalen aan de katalysator is toegevoegd, wanneer het normale gelegeerde constructiestaal een infiltratielaag van 0.3 mm vereist, als het nitreerproces met cyclische verwarmingsisolatie kan worden gebruikt onder dezelfde temperatuuromstandigheden, is de bewaartijd slechts 14 uur. Vergeleken met de conventionele nitreertechnologie is de warmtebehoudtijd 16 uur korter en wordt 53% van de tijd bespaard. Daarom kan het 40% elektriciteit besparen, het ammoniakverbruik met ongeveer 35% verminderen en de uitstoot van uitlaatgassen met ongeveer 35% verminderen. Wanneer de penetratielaag 0.6 mm vereist, kan de warmtebehoudtijd met ongeveer 40% worden verkort.

China is een belangrijk land voor de productie van machines, met duizenden bedrijven die gasnitreren gebruiken, voornamelijk in de productie van werktuigmachines, windenergietransmissie, ruimtevaartapparatuur, de fabricage van matrijzen en andere industrieën. Geschat wordt dat 3000 pit-type nitreerovens (berekend op 75 kW) 100 keer per jaar zullen worden gebruikt, en elke stroom gedurende 25 uur zal jaarlijks 5.625 × 108 kWh aan elektriciteit verbruiken. Het gebruik van een doordringingsmiddel voor zeldzame aarde kan de permeatiesnelheid met 40% verhogen en elektriciteit besparen met 2.250 × 108 kW•h, wat overeenkomt met 90,000 ton standaardkolen en de CO2-uitstoot met 80,000 ton verminderen. Daarom, als de hele industrie zeldzame aarde-infiltratietechnologie toepast in het nitreerproces, zal dit een beter "energiebesparend en emissiereductie" effect hebben.

3. Ontwikkeling van technologie voor het nitreren van zeldzame aardmetalen

3.1. Het belang van nitreren van zeldzame aardmetalen

In de afgelopen jaren, met de algemene stijging van de wereldenergieprijzen, staat de economische ontwikkeling van China voor enorme uitdagingen. Om deze reden heeft het voorgesteld om een ​​innovatief en energiebesparend land op te richten en het doel van duurzame economische ontwikkeling te bereiken, en heeft het relevante maatregelen genomen om het energieverbruik, energiebesparing en emissiereductie te verminderen. En aanverwant beleid om een ​​efficiënte levensverlenging te realiseren. Volgens de voorlopige test van het nitreerproces van zeldzame aarde, kan het bekend zijn dat door zeldzame aarde gekatalyseerde infiltratie de tijd van gasnitreren aanzienlijk kan verkorten en verschillende gekatalyseerde effecten voor verschillende staalmaterialen kan vertonen, in het algemeen kan het worden verkort met ongeveer 30% tot 60 %, en de oppervlaktehardheid is ook laag. Vergeleken met traditioneel nitreren, kan het 50~150HV verhogen. Voorlopige berekeningen geven aan dat het gebruik van deze technologie het stroomverbruik aanzienlijk zal verminderen, wat naar verwachting het stroomverbruik met 30% tot 40% zal verminderen, de uitstoot van nitrerend afvalgas zal verminderen, de werkuren zal verkorten en de werkefficiëntie zal verbeteren. Tegelijkertijd wordt de kwaliteit van de stalen onderdelen sterk verbeterd, de slijtvastheid aanzienlijk verbeterd, de slijtvastheid van het oppervlak aanzienlijk verbeterd, de sterkte en hardheid worden binnen een bepaald bereik verhoogd en het efficiënte gebruik en de lange levensduur worden gerealiseerd . Zeldzame aarde nitreertechnologie zal de ontwikkeling van China's nitreerproces bevorderen.

3.2 Vooruitzichten voor nitreren van zeldzame aardmetalen

Het nitreerproces heeft de kenmerken van het verbeteren van de oppervlaktehardheid van de onderdelen, het verbeteren van de slijtvastheid van de onderdelen en het verbeteren van de corrosieweerstand en vermoeidheidsweerstand. Het kan op grote schaal worden gebruikt in de productie van matrijzen en de industrie voor krachtmachines. Nitreren is een onvervangbaar proces bij mechanische verwerking, maar er zijn nog enkele problemen die dringend moeten worden opgelost in het nitreerproces. De verwerkingstijd is bijvoorbeeld te lang. Als we bijvoorbeeld een laag van 0.5 mm nemen, duurt het 50 uur. Als de hulptijd wordt opgeteld, inclusief de berekening, zal de verwerkingstijd 3 tot 4 dagen bedragen. Dit scheelt dus veel manuren, elektriciteitsverbruik en ammoniak. Om deze reden moet de focus van toekomstig onderzoek naar het nitreerproces zich richten op de volgende aspecten: een is het verkorten van de nitreertijd; de andere is het verdiepen van de infiltratielaag; de derde is om het energieverbruik te verminderen; en de vierde is om te verschuiven naar de richting van de ontwikkeling van een groene economie.

Met het oog op China's overvloedige zeldzame aardbronnen en de vele voordelen van het nitreerproces van zeldzame aarden, moeten technologische innovatie en promotie worden gebruikt om de voordelen van hulpbronnen en technologie ten volle te benutten om industriële ontwikkelingsvoordelen en economische voordelen te creëren.

Onderzoekers op het gebied van materiaalwetenschap en technologie moeten de innovatie en promotie van het nitreerproces van zeldzame aarden als onderzoeksfocus nemen en een diepere discussie voeren over de interne wetten en het nitreermechanisme ervan. Voortdurend het onderzoek en de ontwikkeling van zeer efficiënte zeldzame-aardkatalysatoren uitvoeren en streven naar de volledige vervanging van het conventionele nitreerproces door het zeldzame-aardennitreringsproces, waardoor het effect van energiebesparing, emissiereductie, verbruiksvermindering en efficiëntie wordt gemaximaliseerd verhoging en levensverlenging.

Bewaar de bron en het adres van dit artikel voor herdruk: Toepassingsstatus en ontwikkelingstrend van het nitreringsproces van zeldzame aarde

Minge Spuitgietbedrijf zijn toegewijd aan het vervaardigen en leveren van hoogwaardige en hoogwaardige gietstukken (het assortiment metalen spuitgietonderdelen omvat voornamelijk: Dunwandig spuitgieten,Hot Chamber Spuitgieten,Koude kamer spuitgieten),Ronde Service (Die Casting Service,CNC-bewerking,Matrijzen maken, Oppervlaktebehandeling). Elk aangepast aluminium spuitgieten, magnesium of Zamak / zink spuitgieten en andere gietstukken zijn welkom om contact met ons op te nemen.

Onder controle van ISO9001 en TS 16949 worden alle processen uitgevoerd door honderden geavanceerde spuitgietmachines, 5-assige machines en andere faciliteiten, variërend van blasters tot Ultra Sonic-wasmachines. Minghe heeft niet alleen geavanceerde apparatuur, maar heeft ook professionele team van ervaren ingenieurs, operators en inspecteurs om het ontwerp van de klant waar te maken.

Contractfabrikant van spuitgietwerk. Mogelijkheden zijn onder meer koude kamer aluminium spuitgietonderdelen vanaf 0.15 lbs. tot 6 lbs., snelwissel instellen en machinaal bewerken. Diensten met toegevoegde waarde omvatten polijsten, trillen, ontbramen, stralen, schilderen, plateren, coaten, assembleren en bewerken. Materialen waarmee gewerkt is, zijn legeringen zoals 360, 380, 383 en 413.

Hulp bij ontwerp van spuitgieten van zink/concurrent engineering. Custom fabrikant van precisie gegoten zink. Miniatuurgietstukken, hogedrukgietstukken, multi-slide gietstukken, conventionele gietstukken, eenheidsmatrijs en onafhankelijke spuitgietstukken en holteverzegelde gietstukken kunnen worden vervaardigd. Gietstukken kunnen worden vervaardigd in lengtes en breedtes tot 24 inch met een tolerantie van +/- 0.0005 inch.  

ISO 9001: 2015 gecertificeerde fabrikant van gegoten magnesium. Mogelijkheden zijn onder hoge druk spuitgieten van magnesium tot 200 ton hete kamer en 3000 ton koude kamer, gereedschapsontwerp, polijsten, gieten, machinale bewerking, poeder- en vloeistofverven, volledige QA met CMM-mogelijkheden , montage, verpakking & levering.

ITAF16949 gecertificeerd. Extra castingservice omvat: investering gieten,zandgieten,Zwaartekracht gieten, Verloren schuimafgietsel,Centrifugaal gieten,Vacuümgieten,Permanent vormgieten,. Mogelijkheden zijn onder meer EDI, technische assistentie, solide modellering en secundaire verwerking.

Gietindustrieën Casestudy's over onderdelen voor: auto's, fietsen, vliegtuigen, muziekinstrumenten, waterscooters, optische apparaten, sensoren, modellen, elektronische apparaten, behuizingen, klokken, machines, motoren, meubels, sieraden, mallen, telecom, verlichting, medische apparaten, fotografische apparaten, Robots, sculpturen, geluidsapparatuur, sportuitrusting, gereedschap, speelgoed en meer. 

Wat kunnen we u hierna helpen doen?

∇ Ga naar de startpagina voor Spuitgieten China

By Minghe Die Casting Fabrikant: |Categorieën: Handige artikelen |Materiaal Tags: Aluminium gieten, Zink gieten, Magnesium gieten, Titanium gieten, Gieten van roestvrij staal, Messing gieten,Brons gieten,Video casten,Geschiedenis van ons bedrijf,Aluminium spuitgieten |Reacties uitgeschakeld