模具钢渗氮层金相分析.ppt

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1、我们毕业啦其实是答辩的标题地方模具钢渗氮层金相分析第一部分模具钢渗氮工艺基础知识第二部分模具钢渗氮层的金相分析CONTANTS第一部分渗氮工艺基础知识模具钢渗氮工艺基础知识1、定义渗氮：是在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。常见的渗氮方式有：液体渗氮、离子渗氮、气体渗氮。气体渗氮：是把工件放入密封容器中，通以流动的氨气并加热，保温较长时间后，氨气热分解产生活性氮原子，不断吸附到工件表面，并扩散渗入工件表层内，从而改变表层的化学成分和组织，获得优良的表面性能。2、原理模具钢渗氮层的金相分析渗入钢中的氮由表及里与铁形成不同含氮量的

2、氮化铁，同时与钢中的其它合金元素结合形成各类氮化物。这些氮化物具有很高的硬度、热稳定性和很高的弥散度，因而可使渗氮后的钢件得到高的表面硬度、耐磨性、耐腐蚀能力等。模具钢渗氮工艺基础知识模具钢渗氮层的金相分析铁和氮在不同的条件下可以形成五个相，如右图：①α相。氮在α-Fe中的间隙固溶体。②γ相。氮在γ-Fe中的间隙固溶体即含氮奥氏体。③γ’相。成分可变的间隙相。于680℃以上将发生分解，并溶于ε相中。④ε相。一种成分可变的氮化物，它是以氮化物Fe（2~3）N为基的固溶体。⑤ζ相。是以Fe2N化合物为基的间隙固溶体。性脆，在500℃以上转变为ε相。图中有

3、两个共析反应：γ→α+Fe4N（γ’）；ε→γ+γ’模具钢渗氮工艺基础知识3、气体渗氮工艺气体渗氮分为三种：等温渗氮（一段氮化）、二段氮化、三段氮化。1）等温氮化：模具钢渗氮层的金相分析工艺路线：锻造→正（退）火→粗加工→调质→精加工→去应力退火→粗磨→氮化（→精磨）。38CrMoAl等温氮化工艺前20h是表面形成氮化物阶段,采用低氨分解率使表面迅速吸收大量氮原子并使表面形成弥散度大的氮化物提高表面硬度。第二阶段是表层氮原子向内扩散,增加渗层厚度.为了降低氮化层脆性,在氮化结束前2h进行退氮处理,使氮继续向内层扩散,以降低表面的氮浓度。等温氮化操作简

4、单、变形小，但氮化时间长，生产效率低，且氮化后表面往往有“白亮层”产出，有时还有疏松层。模具钢渗氮工艺基础知识2）二段氮化：模具钢渗氮层的金相分析38CrMoAl二段氮化工艺第一阶段使工件表面形成弥散度高的氮化物。第二阶段加速氮在钢中的扩散，增加氮化层深度，在第二阶段稍提高温度，氮化物不会显著聚集长大，因此硬度下降不多，而且可使氮化层的硬度分布趋于平缓。优点：可在保证较高硬度的前提下缩短氮化时间，硬度梯度平缓，且可以减薄表面的白亮脆性化合物，因此在生产上广泛用于要求渗氮层较深的零件，如磨床主轴。模具钢渗氮工艺基础知识3）三段氮化：模具钢渗氮层的金相分

5、析38CrMoAl三段氮化工艺三段氮化基于二段氮化，特点是提高第二阶段的温度来进一步缩短氮化速度，达到一定的氮化深度后再将温度降至相当于第一阶段的温度或稍高的温度继续氮化，使表层氮达到最佳浓度，而不致使表面硬度过低。缺点：工艺过程不太容易控制，尤其是在硬度和变形量方面容易出现超差，所以在生产应用上收到一定的限制。表面硬度：等温氮化>二段氮化>三段氮化渗氮层深度：三段氮化>二段氮化>等温氮化三种氮化工艺所得渗氮层比较：模具钢渗氮工艺基础知识模具钢渗氮层的金相分析RN2-25-6氮化炉第二部分渗氮层的金相分析GB/T11354-2005钢铁零件渗氮层深度

6、测定和金相组织检验模具钢渗氮工艺基础知识模具钢渗氮层的金相分析1、渗氮层深度及渗氮层不均匀性(从表面至与基体组织有明显分界为止的距离为渗氮层深度）。1）硬度法采用维氏硬度，试验力规定2.94N(O.3kgf)，从试样表面测至比基体维氏硬度值高50HV处的垂直距离为渗氮层深度。2）金相法①镶样保护上下两渗氮面，即渗氮检测面截面为金相观察检测面；②预磨抛光并用4%硝酸酒精浅侵蚀（观察表面变色即可，如不清晰可重复侵蚀）；③置于显微镜上，用100×或者200×观察，上下渗氮层各拍取一张照片；④使用测量软件，每张照片测五个深度，需包括照片中的最大最小深度。模具

7、钢渗氮工艺基础知识模具钢渗氮层的金相分析2、渗氮层氮化物检验将拍完渗氮层深度的样品放大至500×观察其扩散层氮化物，参照渗氮层氮化物级别图进行评定。级别氮化物级别说明1扩散层中有极少量呈脉状分布的氮化物2扩散层中有少量呈脉状分布的氮化物3扩散层中有较多呈脉状分布的氮化物4扩散层中有严重脉状和少量断纹网状分布的氮化物5扩散层中有连续纹网状分布的氮化物模具钢渗氮工艺基础知识模具钢渗氮层的金相分析3、白亮层检测（是指渗氮工件表层的ξ相、ε相和γ’相或其中的一相或两相所组成的化合物层，故又称为化合物层或化合层。因其不易为普通腐蚀剂所着色，在显微镜下呈白亮状态

8、而得名。其可以提高零件的抗蚀性，但具有一定的脆性，容易造成表面剥落。）①将上一步样品放大至1000×，上下白