Ионное азотирование титановых сплавов: процесс и свойства

Ионное азотирование улучшает свойства титановых сплавов за счет повышения твердости поверхности, износостойкости, стойкости к задирам и коррозионной стойкости в восстановительной среде, сохраняя при этом вязкость и пластичность сердцевины. Этот процесс позволяет устранить недостаточную износостойкость и стойкость к задирам титана, а также его ограниченную коррозионную стойкость в восстановительной среде. Данный процесс применяется в нефтехимической промышленности, оборонной отрасли и при производстве медицинского оборудования.

Температура и время азотирования определяют твердость и глубину проникновения. Правильно обработанные поверхности имеют золотисто-желтый цвет.

Охрупчивание под действием водорода представляет собой серьезную проблему. Обычно используются смеси азота и аргона или даже чистый азот. При использовании водородсодержащей атмосферы, такой как смесь азота и водорода или аммиак, для снижения риска охрупчивания необходимо прекратить подачу водорода, когда деталь после азотирования остынет до 600 °C.

Ионное азотирование титаном проводится при температуре выше 800 °C. В качестве оборудования может использоваться печь для ионного азотирования с внешним нагревом или обычная печь с холодными стенками. Для нагрева деталей до требуемой температуры и обеспечения равномерности нагрева простым способом является размещение вокруг заготовки вспомогательного катода с таким же потенциалом. Он действует как дополнительный периферийный источник тепла, снижает потери тепла излучением, ускоряет нагрев и улучшает равномерность температуры.

Оборудование, предназначенное для обработки титана, должно нагреваться до температуры около 900 °C, при этом все уплотнения должны оставаться надежными. Установите один или несколько цельнометаллических радиационных экранов между заготовкой и крышкой печи, а также между катодным столом и опорной плитой печи.

Поскольку при температуре 900 °C титан обладает сильной аффинностью к кислороду, парциальное давление кислорода необходимо поддерживать на как можно более низком уровне. Основными факторами контроля являются чистота газа и скорость утечки из печи. Предпочтительно использовать специальную печь для ионного азотирования титана, чтобы вещества, адсорбированные в процессе обработки других материалов, не загрязняли процесс обработки титана.