Wybrane aspekty regulowanego azotowania gazowego (RAG) oraz azotowania w obniżonym ciśnieniu (LPN)

• Autorzy: Michalski J. , Wołowiec-Korecka E. , Ratajski J. , Wach P. , Kucharska B. , Kula P. , Olik R.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2015.6.19

Warianty tytułu

EN

Selected aspects of controled gas nitriding (RAG) and low pressure nitriding (LPN)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule porównano efekty azotowania w procesie regulowanego azotowania gazowego (RAG), stosując atmosfery amoniaku rozcieńczane zdysocjowanym amoniakiem lub azotem, z procesem azotowania w warunkach obniżonego ciśnienia (LPN). Procesom azotowania poddano konstrukcyjne stale stopowe 41CrAlMo7 (38HMJ), 42CrMo4 (40HM), niskowęglowe stale niestopowe (stale 10 i 20) oraz żelazo Armco. Próbki poddano procesom regulowanego azotowania gazowego (RAG) w dwóch wariantach, RAG-1: NH3/NH3zd./N2 = 35/65/0 i RAG-2: NH3/NH3zd./N2 = 5/0/95 oraz zastosowano jeden wariant azotowania pod obniżonym ciśnieniem (LPN). Wspólnym parametrem charakteryzującym analizowane procesy był stopień dysocjacji amoniaku. Na podstawie przeprowadzonych badań wykazano, że w procesie RAG-1 można uzyskać monofazową warstwę azotków żelaza γ′ w dość szerokim zakresie stopni dysocjacji amoniaku. W procesach RAG-2 oraz LPN obszar trwałości fazy γ′ jest znacznie węższy i w związku z tym uzyskanie monofazowej warstwy azotków żelaza γ′ jest znacznie trudniejsze. W procesach LPN ograniczeniu obszaru trwałości fazy γ′ towarzyszy zwiększenie obszaru trwałości fazy α. Warunki kinetyczne w tych procesach sprzyjają wytwarzaniu warstw azotowanych bez przypowierzchniowej warstwy azotków żelaza. Z kolei w procesach azotowania w atmosferach azotujących uzyskanych z atmosfery dwuskładnikowej rozcieńczanej azotem (RAG-2) zwiększa się obszar trwałości fazy ε. Warunki kinetyczne w tych procesach sprzyjają wytwarzaniu warstw azotowanych z warstwami azotków będących mieszaniną faz γ′ i ε.

EN

In the article the effects of nitriding in the process of regulated gas nitriding (RAG) using ammonia atmosphere diluted by dissociated ammonia or by nitrogen with a nitriding process under low pressure (LPN) was compared. In studies 41CrAlMo7 (38HMJ), 42CrMo4 (40HM) alloy steels, low-carbon steels (steels 10 and 20) and Armco iron have been used. Nitriding of specimens was performed in regulated gas nitriding processes (RAG) in two variants, RAG-1: NH3/NH3zd./N2 = 35/65/0 and RAG-2: NH3/NH3zd./N2 = 5/0/95 and applied one variant of a nitriding under low pressure (LPN). Common parameter characterizing the processes was the degree of dissociation of ammonia. On the basis of studies have demonstrated that in the RAG-1 process can be obtained monophase layer of iron nitride γ′ in relatively wide range of dissociation of ammonia. In the RAG-2 and LPN processes γ′ phase stability region is much narrower and thus obtain a monophase layer of iron nitride γ′ is much more difficult. In the LPN processes reduce of area stability of the γ′ phase is accompanied by an increase in α phase stability region. Kinetic conditions in these processes conducive to the production of the nitrided layer without the subsurface layers of the nitrides iron. In turn, in the RAG-2 processes increase the area of ε phase stability. Kinetic conditions in these processes conducive to the production of nitrided layers with the subsurface layers of iron nitrides being a mixture of γ′ and ε phases.

Słowa kluczowe

PL

regulowane azotowanie gazowe; azotowanie w obniżonym ciśnieniu; analiza dyfrakcyjna; warstwa azotków

EN

regulated gas nitriding; low pressure nitriding; X-ray diffraction; nitrided layer

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 36, nr 6
• Strony: 444--448
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Michalski J.

• Wydział Inżynierii Produkcji SGGW w Warszawie

autor

Wołowiec-Korecka E.

• Politechnika Łódzka

autor

Ratajski J.

• Politechnika Koszalińska

autor

Wach P.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej w Warszawie

autor

Kucharska B.

• Politechnika Częstochowska

autor

Kula P.

• Politechnika Łódzka

autor

Olik R.

• Politechnika Koszalińska

Bibliografia

• [1] Patent PRL nr 85924: Sposób azotowania gazowego (1977).
• [2] Hofman A., Ostrowska K., Okoniewicz P., Kowalska J., Małdziński L., Tacikowski J.: Zużycie amoniaku w procesie regulowanego azotowania gazowego ZeroFlow oraz dotychczas stosowanych procesów. Inżynieria Powierzchni 2 (2014) 9÷17.
• [3] Wołowiec-Stańczyk E.: Komputerowe projektowanie procesów obróbki cieplnej. Zeszyty Naukowe nr 1163, Politechnika Łódzka, Łódź (2013).
• [4] Šmirnov A., Kulešov Ju.: Rasčet reakcji pri azotirovani rozbavlennym ammniakom. MiTOM 5 (1966) 43÷49.
• [5] Lehrer E.: Über das Eisen-Wasserstoff-Amoniak-Gleichgewicht. Zeitschrift für Elektrochemie 6/36 (1930) 383÷392.
• [6] Małdziński L., Tacikowski J.: Nowe możliwości sterowania procesem azotowania gazowego przez wykorzystanie symulacji kinetyki wzrostu warstw azotowanych. Inżynieria Powierzchni 2 (1998) 49÷65.
• [7] Somers M. A. J., Mittemeijer E. J.: Layer, growth, kinetics on gaseous nitriding of pure iron: evolution of diffusion coefficients for nitrogen in iron nitrides. Metallurgical and Materials Transactions A 26A (1995) 57÷74.
• [8] Małdziński L.: Termodynamiczne i technologiczne aspekty wytwarzania warstwy azotowanej na żelazie i stalach w procesach azotowania gazowego. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, nr 373, Poznań (2002).
• [9] Jordan D., Antes H., Osterman V., Jones T.: Low tor-range vacuum nitriding of 4140 steel. Heat Treating Progress (2008) 33÷38.
• [10] Michalski J.: Charakterystyki i obliczenia atmosfer do regulowanego azotowania gazowego stali. Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa (2011).