Co to jest stal azotowana? Wyjaśnia to ABRAMS Poradnik Stali®!
Stale do azotowania nadają się do azotowania w przypadku konieczności uzyskania bardzo wysokiej twardości powierzchni. Stal do azotowania jest bardzo preferowana w przemyśle maszynowym ze względu na swoje doskonałe właściwości, w szczególności twardość i odporność na zużycie. Azotowanie stali jest zawsze stosowane tam, gdzie komponenty muszą charakteryzować się dobrą odpornością na zużycie przy wysokim naprężeniu powierzchniowym w połączeniu z wytrzymałym rdzeniem.
W przeciwieństwie do utwardzania powierzchniowego, w którym węgiel jest dyfundowany do powierzchni, azot jest dyfundowany do powierzchni podczas azotowania.
Stale do azotowania to stale do obróbki cieplnej (EN 10085, dawniej DIN 17 211), które są stopowane z pochłaniającymi azot pierwiastkami stopowymi, takimi jak chrom, wanad, molibden, tytan lub aluminium. Pierwiastki te sprzyjają tworzeniu się drobnych, bardzo twardych azotków, a tym samym poprawiają właściwości mechaniczne stali.
Oprócz znormalizowanych stali do azotowania, azotowane mogą być również stale do pracy na gorąco i stale szybkotnące (np. 1.2343 – X37CrMoV5-1 i 1.3343 – HS6-5-2C), a także stale do utwardzania powierzchniowego i obróbki cieplnej (np. 1.2162 – 21MnCr5 i 1.6582 – 34CrNiMo6).
Odpowiednie komponenty nie powinny być poddawane nadmiernym naciskom powierzchniowym podczas użytkowania, ponieważ w przeciwnym razie warstwa azotowania może się łuszczyć lub materiał podstawowy może zostać wgnieciony z powodu niższej wytrzymałości wewnętrznej. W tym miejscu należy zauważyć, że możliwa głębokość penetracji azotu zmniejsza się wraz ze wzrostem zawartości stopu. Z kolei stale niestopowe mają tendencję do tworzenia kruchej warstwy azotowanej, która może się łatwo łuszczyć.
FAQ
Czym jest azotowanie?
Podczas azotowania stal jest podgrzewana w środowisku zawierającym azot, co powoduje, że atomy azotu wnikają w powierzchnię stali i tworzą szczególnie twardą warstwę (do 1200 HV). Stale, które nadają się do tego procesu, znanego jako azotowanie, nazywane są stalami do azotowania. Azotowanie jest zatem termochemiczną techniką utwardzania powierzchni.
Proces azotowania stali jest procesem obróbki cieplnej, który został opracowany w celu poprawy właściwości mechanicznych stali, w szczególności jej odporności na zużycie i odporności zmęczeniowej. W przypadku wszystkich procesów azotowania, im dłuższy czas azotowania, tym większa głębokość twardości azotowania (do 0,8 mm dla stali niestopowych i niskostopowych, do 0,15 mm dla stali wysokostopowych i stali szlachetnej).
Azotowanie może być przeprowadzane w różnych mediach, w tym azotowanie gazowe, azotowanie w kąpieli solnej i azotowanie plazmowe. W przypadku azotowania gazowego źródłem azotu jest amoniak, natomiast w przypadku azotowania w kąpieli solnej stosowane są sole utwardzające zawierające cyjanek. W przypadku azotowania plazmowego azot jest jonizowany przez wyładowanie elektryczne, co umożliwia wydajne magazynowanie azotu. Wszystkie te metody mają swoje zalety i wady pod względem kosztów, kontroli i przyjazności dla środowiska.
Jakie są rodzaje stali do azotowania?
Istnieje wiele różnych rodzajów stali do azotowania, które można wybrać w zależności od konkretnych wymagań danego zastosowania. Należą do nich na przykład azotowanie gazowe, azotowanie próżniowe, azotowanie plazmowe lub azotowanie w kąpieli solnej. Stale do azotowania zawierają różne ilości węgla, chromu, molibdenu i innych pierwiastków, które wpływają na ich właściwości mechaniczne. Wybór odpowiedniej stali do azotowania wymaga starannego rozważenia specyficznych wymagań danego zastosowania, w tym twardości, odporności na zużycie, wytrzymałości i kosztów.
Jakie są zalety azotowania stali?
Stal do azotowania ma wiele cennych właściwości. Po pierwsze, ma wysoką twardość powierzchni, co czyni ją bardzo odporną na zużycie. Sprawia to, że stal azotowana jest idealna do zastosowań, w których wymagany jest wysoki stopień odporności na zużycie, takich jak części przekładni, łożyska i narzędzia.
Po drugie, azotowanie nie prowadzi do deformacji lub odkształcenia elementu, ponieważ jest przeprowadzane w temperaturach (zwykle 500-520°C), które są niższe od temperatury przemiany stali. Jest to główna zaleta w porównaniu z innymi technikami hartowania, które mogą prowadzić do znacznych odkształceń. Dlatego może być zakończona przed hartowaniem.
Po trzecie, azotowanie poprawia wytrzymałość zmęczeniową stali, co czyni ją dobrym wyborem dla komponentów narażonych na obciążenia cykliczne. Co więcej, stal azotowana jest odporna na temperaturę do 500°C ze względu na stabilność termiczną azotków.
Jakie są wady azotowania stali?
Pomimo swoich zalet, azotowanie stali ma również pewne wady. Azotowanie można przeprowadzić tylko na niektórych stalach, które zawierają odpowiednie pierwiastki do tworzenia faz azotkowych. Nie wszystkie gatunki stali mogą być z powodzeniem azotowane, a wybór odpowiedniej stali może być ważnym czynnikiem przy podejmowaniu decyzji o zastosowaniu azotowania.
Zakres zastosowania jest ściśle kontrolowany w praktyce, ponieważ produkcja stali do azotowania jest bardzo kosztowna ze względu na wiele etapów przetwarzania.
Kolejną wadą jest ograniczona głębokość penetracji azotowania. Azotowanie odbywa się głównie na powierzchni stali, a głębokość penetracji jest zazwyczaj ograniczona do kilku dziesiątych milimetra. Oznacza to, że azotowanie stali nie nadaje się do zastosowań, w których wymagana jest większa twardość. Ponadto azotowanie może wpływać na odporność stali na korozję, zwłaszcza w wilgotnym lub korozyjnym środowisku.
Pomimo tych wad, stal do azotowania jest niezwykle cennym materiałem w przemyśle budowy maszyn. Wysoka twardość powierzchni, odporność na zużycie i wytrzymałość zmęczeniowa uzyskiwane dzięki azotowaniu są często kluczowe dla wydajności komponentów maszyn. Odpowiednio dobierając i przetwarzając stal, można zmaksymalizować zalety azotowania i zminimalizować jego wady.
Gdzie stosowana jest stal do azotowania?
Stale azotowane są wykorzystywane w różnych zastosowaniach, w których wymagana jest wysoka odporność na zużycie i wytrzymałość zmęczeniowa. Przykłady obejmują koła zębate, wały korbowe, wałki rozrządu i zawory w przemyśle motoryzacyjnym, a także narzędzia i formy w przetwórstwie tworzyw sztucznych i obróbce metali.
Szukają Państwo konkretnej stali narzędziowej oraz jej właściwości?
Mamy rozwiązanie!
Wszystkie pola z pomarańczowym tłem to stale narzędziowe o różnych właściwościach.
Przejdą Państwo do żądanego gatunku stali za pomocą jednego kliknięcia.
Ale to nie wszystko!
Z naszym opatentowanym ABRAMS® poradnikiem stali mogą Państwo błyskawicznie znaleźć alternatywy dla swojego materiału i jego właściwości. Oczywiście, wszystkie informacje możemy Państwu w wygodny sposób dosłać mailowo.
Rejestracja nie jest wymagana! Proszę wypróbować.
