渗氮（软氮化）的常见缺陷

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一、硬度偏低
　　生产实践中，工件渗氮（软氮化）后其表面硬度有时达不到工艺规定的要求，轻者可以返工，重者则造成报废。造成硬度偏低的原因是多方面的：
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设备方面：如系统漏气造成氧化；
7 v+ z/ k, P1 s0 _' E8 c  C$ i7 v6 ]: ?

  C1 G5 u5 r0 p" A' x' e: P$ u材料：如材料选择欠佳；
$ C9 {5 {& w. g$ }% r  y# B  c& G

& F2 O- {+ }. x! V( \6 X前期热处理：如基体硬度太低，表面脱碳严重等；
. e/ b' a: g6 x4 _7 D  c

预先处理：如进炉前的清洁方式及清洁度。

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  h) Z8 B3 q$ ^& ^工艺方面：如渗氮（软氮化）温度过高或过低，时间短或氮势不足等等。


. G2 W) H( e" q# [1 t, {9 Z8 }所以具体情况要具体分析，找准原因，解决问题。
* q8 b3 F% k2 J( z" O二、硬度和渗层不均匀
　　装炉方式不当；


气压调节不当；
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# ?6 r) V( F% T" J1 g, B. Z) M
5 i) G* x  g, F4 r* o$ `温度不均；

" a# f# V! u- B+ R# N
炉内气流不合理。
$ a" a# _! I, l  [& N2 w& N2 P
$ t7 F7 U. `" ~. Y& N
三、变形过大
4 G# U1 V' y# G6 @4 P* V' z! l) }　　变形是难以杜绝的，对易变形件，采取以下措施，有利于减小变形：
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- }/ j/ f! R+ I. Y! C
# Y, d; ]7 b0 ^3 C% h! X渗氮（软氮化）前应进行稳定化处理；

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4 Z1 k) A1 k# A# k  D" s" E渗氮（软氮化）过程中的升、降温速度应缓慢；

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4 t2 ~+ q" a( ^7 W4 p& C保温阶段尽量使工件各处的温度均匀一致。对变形要求严格的工件，如果工艺许可，尽可能采用较低的氮化（软氮化）温度。
* c+ Z6 K2 R, [' l; S四、处观质量差
　　渗氮（软氮化）件出炉后首先用肉眼检查外观质量，钢件经渗氮（软氮化）处理后表面通常呈银灰（蓝黑色）色或暗灰色（蓝黑色），不同材质的工件，氮化（软氮化）后其表面颜色略有区别，钛及钛合金件表面应呈金黄色。　　　　　


! l& W; a. |- l1 q4 R五、脉状氮化物
' W& U( Q3 o2 M) K( y& [) E　　氮化（特别是离子氮化）易出现脉状氮化物，即扩散层与表面平行走向呈白色波纹状的氮化物。其形成机理尚无定论，一般认为与合金元素在晶界偏聚及氮原子的扩散有关。因此，控制合金元素偏聚的措施均有利于减轻脉状氮化物的形成。工艺参数方面，渗氮温度越高，保温时间越长,越易促进脉状组织的形成，如工件的棱角处，因渗氮温度相对较高，脉状组织比其它部位严重得多。

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早就想找这资料，但还不够详细。

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氮化及軟氮化件的加工程序
" [* |6 E6 @$ U& |7 }　　氮化及軟氮化件的一般加工程序包括下列各項：
# K$ m3 p; _4 j- ?( {' K　一、        原材料準備
　二、        預備熱處理
- x$ i) m& p* T- ~: R/ X+ t: ~　三、        機械加工
　四、        氮化及軟氮化前準備
% j  Y/ q( ?4 ]7 ?　五、        氮化及軟氮化處理
" E9 Y0 x3 a6 f7 V' X8 j" D! G  x
　　各項程序的主要工作內容及要求為：
4 G+ }; L% @* {9 a+ k# Y3 T
" P: B4 N6 @* s/ f5 l程序        項目        目的和要求
一、原材料準備        進行素材之鑄造、鍛造、衝壓、擠壓、銲接等加工程序        改變素材的形狀，以達到尺寸要求，並不允許有變形、裂紋等缺陷
& Y' f5 Q/ C5 h" a7 H* {二、預備熱處理        進行完全退火、正常化、調質等熱處理        改善材料之組織和性能、減少變形，為機械加工和氮化及軟氮化處理作準備
- `( @) f4 s+ w# O3 {6 |; h8 ]三、機械加工        進行工件切削及磨削加工        去除工件表面之脫碳層及各種有害缺陷，必要時可在粗加工後精加工前，增加消除應力退火處理，以保證零件精度
四、氮化及軟氮化前之準備        進行工件之表面品質檢查及必要之清理;進行不欲氮化及軟氮化部位之防止氮化及軟氮化處理        清除工件表面之氧化皮、銹斑和油垢依客戶要求之部位做好防氮化及軟氮化處理
五、氮化及軟氮化        依製程條件進行氮化及軟氮化處理        達到規範或客戶對於氮化及軟氮化工件硬度，硬化深度等特性要求
氣體氮化及氣體軟氮化的操作
　一、        氣體氮化的操作
0 Q8 o4 o+ ~4 @6 v7 [        氣體氮化可分為下列幾個階段：
(一)        準備工件
  H0 c. w) m/ y- P) H9 ^. f(二)        裝爐
(三)        升溫
(四)        保溫
(五)        出爐
(六)        異常處理

$ D4 E3 H5 ^4 l5 }+ t2 ~        各階段的操作要點為：
(一)        準備工件
1.        將清理乾淨的工件及隨爐試片牢固地安放或吊掛在夾治具上,工件間應保持適當的距離，以確保氨分解氣氛循環流通和爐罐內溫度均勻。
2.        隨爐試片應放在能反映及代表工件氮化品質的位置上。
& I( M: N$ c6 ]& n# E: G5 R5 x3.        對於不銹鋼等表面有鈍化膜之待處理件，應經細砂噴砂或其它有效方法處理去除鈍化膜，以獲得新鮮的表面並於裝夾具後立即裝爐。
4.        氮化用夾治具應堅固可靠，並定期更換，以防止夾治具突然脆斷之問題的發生。
! T2 G. w- o7 z4 M' E(二)        裝爐
1.        將裝好工件的夾治具平穩地裝入爐中，接通氨氣管路，蓋上保溫爐蓋。
2.        檢查氨氣管道是否暢通，以及有無洩漏
" Z8 g5 k: R! f3 _8 P        一般而言，爐蓋密封處和管道接頭是最容易發生氨氣洩漏的地方；由於氨氣有臭味，所以一旦有洩漏的情形發生時很容易就可聞到其臭味；當發覺有氨氣洩漏的情形發生時，可利用下列兩種方法，確認發生漏氣的地方，並進行重新密封或進行必要之管路及接頭更換措施：
) y- @; D$ q$ r* w(1)        利用蘸有鹽酸的玻璃棒，在可能發生漏氣的地方附近移動，當有氨氣洩漏出時，由於氨氣遇到鹽酸會形成氯化銨，所以會產生白霧，如此便可確認發生漏氣的地方。
  I% E( b9 h6 _- N- a(2)        採用紅色的石蕊試紙或黃色的pH廣用試紙，將其浸水濕潤後貼在玻璃棒上，在可能發生漏氣的地方移動，當碰到氨氣時，試紙就會變色，紅色的石蕊試紙會變成藍色，而黃色的pH試紙變亦會成藍色。
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3.         檢查及確認電路和測溫儀表、氨分解率測定儀、流量計和壓力計等各種相關儀表是否正常運作。
(三)        升溫
7 \2 B+ p) ?! k% y+ f! a7 a5 |( S        首先向爐罐內通入氨氣，將爐內空氣驅除，然後使爐子緩慢升溫，並逐漸增加氨氣流量。
0 L. b3 e, C8 A" K; F, ^(四)        保溫
- o: s4 w% B4 T' [1 x" L1.        保溫階段，可依工件對尺寸精度、表面硬度、氮化深度以及製程時間等因素而有三種選擇：
(1)        一段氮化  
! I* j+ c& Y/ \8 z; m又稱為等溫氮化，其氮化溫度在整個處理過程中不變化，早期此法應用最為廣泛，其一般的氮化溫度是480～530℃，保溫時間一般60～70小時，有時可放寬到50～100小時，主要視氮化深度的要求而定。
; p9 y- B7 ~0 i3 |" [        通常而言經一段氮化處理後，工件的表面硬度約為HV950～1200，其主要的特點為氮化深度較淺，工件變形小，但氮化速度慢，處理時間長，較適於尺寸精度要求高的工件之處理。

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(2)        兩段氮化  
為了加快氮化速度，及獲得更深的氮化深度，可採用本方法，先在510℃保溫，再升高到530～540℃保溫，兩段的保溫時間可以相同也可以後段略長。


3 B/ f0 L/ c. O# f" M; _+ ?        本方法所獲得的工件表面硬度較一段氮化法所得者低HV30～50，但保溫時間則比一段氮化縮短了1/3左右，適用於要求較深的氮化深度及批量較大的工件。
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3 w0 F( k, x1 ^8 u* H(3)        三段氮化  
8 L9 w+ C/ N2 K' X本方法係在510℃保溫後升高到550～560℃保溫，再降溫到520～530℃保溫；保溫時間大約各佔1/2。本方法所獲得的工件表面硬度與兩段氮化相似，氮化速度快，但由於處理溫度略高，所以工件變形略大，較適合於對尺吋精度要求不高的工件之

        以上三種方法，在保溫結束後都應進行退氮處理，以降低氮化層脆性，一般係將排氣閥關小或關閉，並將進氣閥關小，以減少進氨量，使爐內氨分解率高達85％以上。在滲氮溫度保持2～4小時，如此可減少工件表面氮濃度而減少氮化層脆性。
4 H! J. F$ ?( d        每30～60分鐘應測定並記錄氨分解率一次，並且記錄是否有其它異常情況發生。
/ Y+ m, K. W4 U(五)        出爐
8 _$ Q) f3 c% ]$ m1.        氮化處理完畢後，將工件留在爐內緩冷至200℃以下出爐，在此之前，爐內應保持正壓，以防止空氣洩入；也可將爐罐吊至爐外，加速冷卻，但罐內仍應保持正壓，以免工件表面因氧化而成藍色。
$ |4 F- Z0 x( \3 }2.        將夾具平穩地吊出爐罐並避免碰撞工件，以免造成脆的氮化層剝落或工件損傷。
3.        出爐後即可小心的將工件及隨爐試片取下。
  g) b% D' {7 w; l2 h/ N9 Z(六)        異常處理
8 U6 Z! Z# w6 I1 V0 k3 z0 a( g        氮化處理過程中如發生停電等異常事故，仍應繼續不斷地向爐罐正常通入氨器，不可停止，待繼續供電後，再升溫至氮化及溫度，並適當延長保溫時間以確保證氮化及件之品質。
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氣體軟氮化的操作
, G+ H! B  _: ^+ a( ]4 a　　氣體軟氮化可在氣體滲氮爐內進行，滲劑可以根據不同的材料和性能要求選用不同配比滴入滲氮爐中，並可隨時改變其滴量，以達到靈活調整爐氣成分和活性的目的。
% _; j, B( K' C$ r! p　一、        常用氣體軟氮化滲劑有：
  X1 q% S& ]- |* l8 |% R(一)        氨氣 (50%) ＋醇類 （甲醇或乙醇）(50%)
4 _/ t4 m' ^% }. V(二)        氨氣 (50%)＋吸熱式氣體 (50%)
9 O" u. u9 b6 Z(三)        尿素 (100%) 熱分解
(四)        含氮碳有機液體熱分解