Azotowanie - jest zabiegiem cieplnym polegającym na dyfuzyjnym nasyceniu azotem warstwy powierzchniowej stalowego elementu. Proces ten polega na wprowadzeniu do warstwy wierzchniej przedmiotu stalowego azotu, który wiąże się z żelazem oraz innymi dodatkami stopowymi, zwłaszcza aluminium, tworząc azotki, warstwę powierzchniową stali. Utworzona warstwa zapewnia polepszenie następujących właściwości:
- odporność na ścieranie
- wytrzymałość na rozciąganie
- twardość
- właściwości przeciwkorozyjne (nierdzewność)
W przeciwieństwie do nawęglania przy azotowaniu strefa powierzchniowa utwardza się bez dodatkowej obróbki cieplnej. Azotowaniu poddaje się stale uprzednio ulepszone cieplnie.
Azotowanie gazowe
Do azotowania używa się stali węglowej niskostopowej i stopowej. Jako medium w procesie tym stosuje się środowisko gazowe z wykorzystaniem amoniaku. Sama operacja bazuje na zapewnieniu w trakcie procesu odpowiedniej termodynamicznej aktywności atmosfery azotującej, określanej umownie poprzez wartość potencjału azotowego. W czasie tego typu obróbki zachodzą trzy podstawowe procesy:
- dysocjacja amoniaku — polegająca na rozkładzie cząsteczek podgrzanego do temperatury 500°C gazu i wydzielenia aktywnych atomów pierwiastka dyfundującego - azotu, wg równania: 2NH3 → N2 + 3H2,
- absorpcja — polegająca na wchłanianiu (rozpuszczaniu) wolnych atomów przez powierzchnię metalu, który reaguje z żelazem, tworząc azotek,
- dyfuzja — polegająca na przemieszczaniu się obcych atomów w sieci przestrzennej obrabianego metalu.
Po azotowaniu, azotki żelaza, a w szczególności aluminium i chromu, tworzą cienką, nie przekraczającą 0,6 mm, oraz bardzo twardą i odporną na ścieranie, warstwę na powierzchni stali. Azotowanie jest procesem długotrwałym; trwa od 10 do 100 godzin. Twardość powierzchni azotowanej dochodzi do 1100 HV i zachowana jest w podwyższonych temperaturach dochodzących do 550 °C.
Azotowanie
Proces prowadzony w atmosferze częściowo zdysocjowanego amoniaku - proces Nitreg. Temperatura procesu 500 - 530 °C, czas około 60 godzin. W wyniku procesu uzyskuje się warstwy utwardzone o grubości 0,15 - 0,40 mm i twardości powierzchniowej min. 550 HV. Proces prowadzony w elektrycznych piecach wgłębnych typu "Efco" i "Oxy" (Ø-pieca 1000 mm, H-1400 mm), maksymalna masa wsadu 1500 kg. Proces stosowany do obróbki wałów korbowych oraz elementów wykonanych ze stali konstrukcyjnych stopowych.
Nawęglanie i węgloazotowanie
Procesy przebiegają w gazowych ośrodkach nawęglających i węgloazotujących. Mają na celu uzyskanie twardej, odpornej na ścieranie warstwy powierzchniowej (po hartowaniu), przy zachowaniu ciągliwego rdzenia. Głębokość nawęglania 0,5-2,0 mm, węgloazotowania 0,1-0,6 mm.
W/w obróbka prowadzona jest w z zakresie temperatur 800-950 °C w elektrycznych piecach wgłębnych i komorowych z atmosferą regulowaną:
piece wgłębne typu Pegat-950 (Ø pieca-770 mm, H-1220 mm), maksymalna masa wsadu z oprzyrządowaniem 800 kg.
piece komorowe typu TFQ-4EM (L-910 mm, S-610 mm, H-460mm), maksymalna masa wsadu z oprzyrządowaniem 350 kg.
piece komorowe typu Pekat 1.1 (L-950 mm, S-600 mm, H-450 mm), maksymalna masa wsadu z oprzyrządowaniem 280 kg.
Procesy stosowane do elementów typu: wałki rozrządu, osie dźwigni, koła zębate, sworznie, śruby, kołki itp.