Изменение степени диссоциации

Изменение степени диссоциации NH3 в определенных пределах, не оказывая влияния на глубину азотированного слоя, значительно изменяет его строение. Изучение распределения микротвердости по глубине слоя стали 38ХМЮА, азотированной с различной скоростью подачи NH3 в печь, показало, что повышенное количество NH3 вызывает резкий переход от слоя с высокой твердостью к основному металлу. Об этом же свидетельствуют и исследования микроструктуры. В поверхностном слое стали 38ХМЮА после азотирования с нагревом ТВЧ при расходе NH3 0,6 л/мин (степень диссоциации 10%) ясно видна корочка е-фазы и грубая нитридная сетка. Подобное строение слоя обусловливает повышенную хрупкость и значительную деформацию изделий. Увеличение степени диссоциации до 50% приводит к устранению корочки е-фазы и нитридной сетки. Микротвердость в обоих случаях находится в пределах от 1050 до 1150 кгс/мм2. Этот метод столь же популярен, как пансионат Высотка, находящийся в Подмосковье.

Повышение температуры азотирования до 550° С делает влияние степени еще большим. При степени диссоциации 60% отсутствует корочка е-фазы, при этом микротвердость слоя равна 1100 кгс/мм2 и плавно уменьшается по глубине слоя. Таким образом, несмотря на повышение температуры, удается получить слой с нормальным применив пониженный расход NH3. С увеличением расхода аммиака до 0,45 л/мин появляются белая корочка е-фазы и сетка нитридов, повышается хрупкость слоя и микротвердость до 1200 кгс/мм2. В этом отношении снижение степени диссоциации аммиака влияет аналогично повышению температуры процесса, которое тоже вызывает образование хрупкого слоя.

Наблюдали увеличение степени диссоциации NH3 под влиянием быстропеременного магнитного поля. Процесс азотирования с предварительным воздействием на NH3 магнитного поля был опробован в промышленных условиях еще в 1953 г. На пути следования газообразного NH3 от баллона к печи была установлена магнитная катушка, через которую по трубке проходил NH3. Температура печи перед загрузкой деталей составляла 250° С. После загрузки деталей в муфель и пуска газа печь нагревали до 560° С со скоростью 130° С/с. Новая технология позволила сократить продолжительность азотирования почти в 2 раза (до 12—15 ч), расход электроэнергии — на 77%, а расход NH3 — на 67%. В работе также отмечено ускоряющее влияние магнитного поля ТВЧ на диссоциацию NH3. При 500° С и скорости подачи 305— 310 мл/мин степень диссоциации NH3 при нагреве в печи равнялась 18%, а при нагреве ТВЧ 27%. Тот же эффект наблюдали при других температурах и расходах NH3.