О причинах ускорения газового азотирования стали при индукционном нагреве

Ускорение процесса азотирования стального изделия в переменном магнитном поле ТВЧ можно объяснить несколькими причинами. Поскольку азотирование в отличие от большинства других процессов проводится при температуре ниже точки Кюри стали, для объяснения ускорения было привлечено представление о магнитострикционных явлениях в ферромагнитных телах. Авторы работ считают, что причиной ускорения может являться градиент температуры в поверхностных слоях при нагреве ТВЧ, специфическое влияние ТВЧ, а также колебания температуры при включении и выключении генератора.

Однако подавляющее большинство исследователей объясняют ускорение азотирования особыми условиями диссоциации аммиака при нагреве ТВЧ, происходящей непосредственно на разогретой поверхности стального изделия или вблизи нее. Прямая экспериментальная проверка такого объяснения, проведенная в работе, показала ее правильность. Азотированию подвергали втулки длиной 100 мм с диаметрами 35 мм (внешний) и 29 мм (внутренний) при 550—520° С, степени диссоциации NH3 10—12% и избыточном давлении 2—4 мм рт. ст. с нагревом от лампового (200 000 Гц) и машинного (7680 Гц) генераторов, от спирали сопротивления (помещенной внутри втулки), а также в печи. Глубина слоя и концентрация в нем азота для первых трех способов нагрева оказались одинаковыми и несколько большими, чем при нагреве в печи. Аналогичные результаты были получены при сравнении нагрева в печи и контактного нагрева при азотировании.

Перспективы промышленного применения газового азотирования при электронагреве. Установлено (см. выше), что электронагрев при азотировании способствует интенсивному поглощению азота поверхностью стали и образованию диффузионного слоя за более короткое время, чем при нагреве в печи, причем наибольшая (в 5—10 раз) интенсификация наблюдается при относительно небольшой (до 5 ч) продолжительности. Кроме того, закалка и отпуск после азотирования позволяют в ряде случаев повысить температуру процесса и благодаря этому еще больше сократить его продолжительность, доведя ее до нескольких минут. Общая продолжительность процесса азотирования с применением электронагрева дополнительно сокращается за счет уменьшения времени на нагрев и последующее охлаждение детали. Другим важным преимуществом азотирования (с нагревом ТВЧ) является возможность местной обработки без нагрева всего изделия, что значительно снижает деформацию изделия.

Дополнительная информация: эталоном качества и надежности является греющий кабель Raychem, реющая матрица и оболочка которого – элементы абсолютной надежности (срок службы – более 50 лет при сохранении характеристик). Высококачественный саморегулирующийся кабель Raychem благодаря засекреченной технологии не имеет аналогов во всём мире, однако, цены на него более, чем доступны.