渗氮工艺及材料的选择

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1、渗氮(nitriding)在低于钢铁材料临界点九基体不发牛相变的前提下,将活性氮原子渗入制件表层的化学热处理工艺。以提高耐擁性、抗疲劳性能为目的的渗氮通常在500〜570°C进行；以提高耐蚀性为111的的渗氮温度也不高于650C。木法的优点是表面改性显著，且处理前后尺寸变化小，能保持制件的精度。除钢之外，球墨铸铁和钛合金制件亦可通过渗氮提高耐磨性和使用寿命。分类应用最广泛的是气体渗氮，•其次为离了渗氮，盐浴渗氮（不包括兼有渗碳作用的氮碳共渗）和I占I体渗氮用户极少。气体渗氮常用的渗氮介质冇氨、氨与氮、氨与氢、氨与预先在炉外分解的氨分解气的混介气。氨在300°C以上即发生显著的分解，故上述各种气

2、体都是氨、氮与氢的混合气。混合气在钢件衣而的催化作用下分解出活性氮原子，吸附并渗入钢件表层。介质的渗氮能力与氨分解程度有关。图1示出氨分解率对38CrMoAlA钢渗氮处理（24h）后渗层深度和哽度的影响。气体掺氮常用设备为RJJ系列井式电炉。密封加热罐常用lCr!8Ni9Ti不锈钢制造。此种密封罐的缺点是内壁对氨分解有触媒作川，使川过程中使氨分解率失去控制，影响渗氮质量。懈决这一问题的方法是在新罐使用前空载通入含硫气体（ILS或S0J,或滴注CS2,于500〜600C保持2〜4h,或在800-860°C空载;保温2〜4h,可使罐内壁的催化作用人幅度下降。采用扼瓷渗氮罐代替不锈钢罐己进入工业实用

3、阶段，后者色完全消除了罐壁的催化作用。0011(ah)«®eh屜雉氮分解率/%520V204080642o.a6000氨分解率和渗氮温度对38CrMoAlA钢渗氮层深度和硬度的影响（保温24h）1一硬度;2—渗层深度气体渗氮温度因钢种、渗层深度、硬度和性能指标的不同要求在480〜650°C之间选择。大多数钢种的渗氮件在520-560°C处理，保温时间主要収决于要求的渗层深度。离子渗氮以钟罩式炉壳为阳极，欲渗零件为阴极，置于真空度为130〜1300Pa的含氮气氛屮，在电场作用下两极问激发辉光放电，并将气体电离产生氮离了，由电场加速向阴极迁移、轰击，使Z加热到480〜560°C渗氮温度，将吸附的氮

4、渗入工件。用作渗氮气氛的冇氨、氮或氮与氢的混合气。与气体渗氮相比，离子渗氮具冇下述优点：（1）扩散过程的速度提高30%〜50%；（2）更好地控制渗层的成分和相组成物，如在10%NFG+90%Ar气氛中生成表面无氮化物（脆性）层的富氮扩散层；⑶因阴极溅射作用而降低了表而粗糙度：（4）缩短加热与冷却时间，缩短处理周期；（5）节约渗氮剂；（6）对环境无污染。离子渗氮工艺也存在一些缺点：带有深孔、小孔、盲孔、尖角的零件不能获得质量良好的渗层；电冈电压的波动影响处理质最的均一性。渗氮用钢以抗磨损、抗疲劳为主的渗氮件常用含0.15%〜0.45%C的合金结构钢；用量最大的是含0.25%〜0.40%c的縮钮铝

5、钢、锯钥钢、钻鎳钥钢、钻银铸钢。以抗大气、雨水、水蒸气等介质腐蚀为主的渗氮件则常用低碳钢和中碳钢。模具钢、窩速T具钢与不锈钢工件亦可采用渗氮作为提高耐用度的手段。农中列出部分常用渗氮钢的钢号及主要性能和用除.部分常用渗氮钢的钢号、主要性能和用途类别钢号渗氮后性能用途低碳钢08、10、15、20、A3、08AI、30抗大气与水等的腐蚀螺栓、螺母、销钉、把手小碳钢40、45、40Mrt、45Mn、耐磨、抗疲劳轴和中、轻载齿轮中碳合金钢38CrMoAIA、38Cr2MoAIA>35CrMo、35CrNiMo、42CrMo、40crNiMo、3063WA、50CrVA、38CrWVAIA耐磨，抗疲劳性

6、优良，可承受重载荷坦克、飞机、大型机床的主轴、锂杆、重载齿轮、丝杠、缸套模具钢Cr12MoV>Cr12Mo>4Cr5MoV1Si,3Cr2W8V、5CrNiMo5CrMnMo耐濟、抗热疲劳与冲击疲劳、型腔温度低于600"C保持高硕度冲模、拉伸模、压铸模、挤压模高速钢W6M05cr4V2耐磨及红硬性优良高速钢刀具不锈钢等高合金钢1CH3、2613、1Crl8Ni9Ti、1Crl8Ni9>25Crl8Ni8W2>45Crl4Nn4W2MOs1Crl7Nil3M02Nb>3Cr19Ni9MoWNbTi耐磨性、红硬性及高温强度优良，600°C以下长期工作，多种介质小耐腐蚀纺纱机走丝槽、泵轴、叶轮、阀杆

7、、腐蚀介质中工作的齿轮渗氮层的组织与性能典熨的渗氮层山表及里分为两个次层：E单相次层和Y'复相次层。§化学式为（Fe,MKM代表氮化物形成元素），六方晶系,又称白亮层。Y'化学式为（Fe,M）』,面心立方晶系，在渗氮钢原始纽织的基础I：以极细的尺寸分散地析出，光学金相观察为黑色层。Y'复相层屮氮浓度的梯度大，乂称氮扩散层。不同钢种制成的适于不同工况条件的渗氮件，耍求的渗层组织冇很大差别，如冷作模貝