Азотирование — это процесс связывания азота с металлом для его упрочнения. Это одна из форм цементации, которая включает создание тонкого слоя прочного сплава на внешней части металлического предмета. Некоторыми из наиболее часто азотируемых материалов являются стали с низким содержанием углеродистых материалов, хотя этот процесс также можно использовать с другими металлами, такими как титан или молибден. Азотирование можно использовать для самых разных компонентов, включая шестерни, штампы, кулачки или коленчатые валы. Существует три основных процесса азотирования, в каждом из которых используется различное вещество, богатое азотом, для достижения желаемого уровня поверхностного упрочнения.
Процесс азотирования может быть достигнут за счет сочетания среды, богатой азотом, металла и тепла. При сильном нагреве часть азота из донорной среды может сплавляться с металлом. Если все сделано правильно, это может привести к очень твердому сплаву азота и используемого металла. Некоторые из первых исследований, связанных с этим типом цементации, были проведены в 1930-х годах. Этот процесс был обнаружен примерно в одно и то же время как в Соединенных Штатах, так и в Германии, хотя широко он не использовался до окончания Второй мировой войны.
Газообразный аммиак был одной из первых сред, используемых для сплавления азота со сталью в процессе, называемом аммиачным азотированием. Процедура обычно включает в себя нагревание куска металла и последующее воздействие на него аммиака. Под действием тепла газ может разлагаться на водород и азот, после чего часть азота может сублимировать в металл. Этот метод позволяет контролировать глубину проникновения азота и конкретные свойства получаемого сплава. Другие преимущества по сравнению с другими методами включают простоту обработки больших партий и недорогое оборудование.
Другой процесс, который может сплавлять азот с металлом, обычно включает ванну с цианидной солью. Этот тип азотирования требует помещения нагретого металла в богатую азотом соль. В дополнение к легированию азотом металл также может поглощать углерод из соли в процессе, известном как карбонитрирование. Это относительно быстрый и недорогой процесс, хотя используемые соли обычно очень токсичны. Общая стоимость процедуры может увеличиться, если в юрисдикции действуют строгие правила, регулирующие утилизацию токсичных веществ.
Плазменное азотирование — еще один процесс, который можно использовать для цементации металла. В этом процессе чистый азот обычно перегревается в плазму. Другие газы также могут быть использованы, хотя общая концепция предполагает создание ионов азота, которые затем могут связываться с металлом. Этот тип поверхностного упрочнения, как правило, очень точен, быстр и может привести к тому, что детали сразу будут готовы к использованию.
