Niskotemperaturowe azotowanie jarzeniowe noży do produkcji łuszczki

Celem badań jest opracowanie antyzużyciowej obróbki cieplnochemicz-nej noży, których właściwości strukturalne i gabarytowe wykluczają stosowanie temperatur wyższych od 300°C. Jako metodą najbardziej ekonomiczną, ekologiczną i zapewniającą najlepszą adhezję warstwy wybrano azotowanie jarzeniowe. Hipotezą budowy badań jest założenie, że płytka implantacja jonów jest istotnym, wyróżniającym mechanizmem jarzeniowego azotowania, wpływającym na zwiększenie bodźca dyfuzji. Badano azotowanie jarzeniowe stali NOMA WW i żelaza w temperaturach 275°C-350°C i czasach 1 h-5 h. Wyniki eksperymentalne i obliczenia symulacyjne azotowania żelaza wykazały, że prędkość tworzenia się warstwy Fe4N w procesie jarzeniowym jest wielokrotnie większa niż w procesie gazowym i najlepszym tego wytłumaczeniem jest uwzględnienie płytkiej implantacji jonów tworzącej nierównowagową koncentrację na froncie dyfuzji. Dla żelaznego noża azotowanego w temperaturze 275°C został zaobserwowany bardzo silny "efekt ostrza". Badania zużycia narzędzi w warunkach laboratoryjnego skrawania wykazały, że w wyniku azotowania jarzeniowego w temperaturze 300°C w czasie 3 h osiąga się dwukrotne przedłużenie czasu pracy narzędzia.

---

The aim of the investigations is elaborating a thermal-chemical treatment for antiwear protection purposes of knives, which because of their micro-structure and dimensions cannot be heated at temperatures higher than 300°C. The ion-nitriding was choosen as the method most economical, most ecological and assuring the best interface contact between bulk material and protecting surfaces. We assumed that shallow ion implantation is an important specific phenomenon of ion-nitriding, which increases the diffusion driving force.Ion-nitriding of NOMA WW steel and iron was investigated at temperatures 275°C-350°C and during 1-5 hours. The results of experiments and simulations of iron nitriding indicated that the velocity of Fe4N layer growth in ion-nitriding is few times higher than in gas nitriding. The best explanation of that fact is considering shallow implanted ions as a reason of a nonequilibrium concentration of nitrogen in the diffusion front. In an iron knive ion-nitrided at 275°C a very strong "edge effect" was observed. Investigations of wear of knives during rotary peeling of wood in laboratory scale proved twofold elongation of exploitation time in the case of a steel ion-nitrided at 300°C during 3 h.