Азотування — це процес насичення поверхневого шару виробу проникаючими атомами азоту, найчастіше в потоці дисоціюючого аміаку. Насичення проводиться при підвищених температурах протягом тривалого періоду часу, встановленого окремо для кожного виду сталі та виробу.

Сталь протягом всієї процедури виконує роль каталізатора при розкладанні аміаку, і перш ніж відбувається з'єднання частинок азоту, атоми вбираються в поверхню виробу в міжвузлових просторах просторової сітки, утворюючи дисперсні і тверді азотиди. Таким чином, виріб набуває набагато більшої твердості поверхневого шару в порівнянні зі сталлю для гартування або сталлю для термообробки.

Сталь для азотування — характеристики та специфікації

Іншими перевагами азотування є підвищена зносостійкість, кращі ковзні властивості загартованої поверхні та підвищена втомна міцність.

Сталь для азотування в порівнянні зі сталлю для цементації має в 2-4 рази вищу твердість і зносостійкість після надання властивостей, а, отже, на жаль, підвищену крихкість. Внутрішня структура виробів схильна до більш частого виникнення тріщин при неналежному використанні.

У сталях, призначених для азотування, також відзначено підвищення корозійної стійкості в середовищах, де присутні хлорид заліза, морська вода, рідкі масла, перегріта водяна пара, пара з повітрям і лужні розчини.

Сталь для азотування, яка зазвичай має м'який стан, спочатку піддається процесу термообробки після попередньої механічної обробки та розрізання довгих виробів на коротші елементи. Перед азотуванням виріб необхідно ретельно очистити від іржі, нальоту, масел і жирів, гострих країв, що викликають крихкість матеріалу, видалити зневуглецьовані поверхні, залишивши виріб практично готовим до використання.

Інші нерівності слід усувати шляхом механічної обробки або шліфування, а напруги — шляхом відпуску при температурі, що перевищує температуру азотування. Слід також пам'ятати, що після проведення процесу азотування деталі можуть незначно збільшити свій об'єм — приблизно на +0,02% по площі поверхні.

Застосування та термічна обробка

Процес азотування зазвичай проводиться при температурі 480-570℃. Чим вища температура процесу, тим швидше атоми азоту проникають в поверхню сталі. При використанні занадто високої температури азотування існує ризик обернено пропорційного зниження твердості виробу. Сталі для азотування найчастіше містять добавки алюмінію (Al), хрому (Cr) і молібдену (Mo). Іноді зустрічаються також сталі з добавками ванадію і титану. Крім основних марок 38Х2МЮА (38HMJ), 30Х3МФ (33H3MF), азотуються також такі матеріали, як 40ХМФА (40H2MF) або 35ХМ (35HM).

Сталі для азотування використовуються для виготовлення деталей і вузлів двигунів, машин, транспортних засобів, таких як розподільні кулачки, зубчасті колеса, поршневі пальці, колінчасті вали, циліндри двигунів, поршневі штоки, труби і втулки для азотування, шпинделі шліфувальних і фрезерних верстатів, пластини для клапанів, деталі арматури для перегрітої пари, колінчасті шийки, елементи паливних насосів дизельних двигунів, втулки і циліндри в пневматичних машинах, а також штовхачі.

Сталеві прутки та заготовки для азотування

Вищеописані сталі для азотування визначають стандарти GOST 4543-71, PN-72/H-84034, PN-89/H-84030.03 і згідно з євронормою PN-EN 10085, відповідно до яких поставляються:

Безшовні труби для азотування за PN-72/H-74250, GOST 8732-78, GOST 8731-74
Прокатні листи для азотування за GOST 19903-2015, GOST 19904-90
Поковки та прутки вільно ковані для азотування за PN-91/H-94011, EN 10250, GOST 8479-70
Холоднокатані стрічки для азотування за PN-75/H-92335, GOST 2283-79
Вальцьовані прутки для азотування за PN-75/H-93200, PN-55/H-93216, PN-55/H-93217, PN-72/H-93201, EN 10059, PN-55/H-93218, PN-72/H-93202, EN 10058, GOST 2590-2006, GOST 2591-2006, GOST 103-2006
Прутки зі світлою поверхнею для азотування PN-72/H-93208, PN-86/H-93209, PN-85/H-93210, EN 10278, GOST 7417-75, GOST 103-2006
Протягнуті проволоки для азотування PN-72/H-93208, PN-85/H-93210, EN 10278, GOST 10702-78