渗氮（软氮化）的常见缺陷

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一、硬度偏低
# u8 K0 \3 ]3 Z) o( T) ]  r　　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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4 \$ p1 n, l* T1 _- ^2 O3 }( V设备方面：如系统漏气造成氧化；
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+ S; M; J9 Q* I9 V: b材料：如材料选择欠佳；
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前期热处理：如基体硬度太低，表面脱碳严重等；
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" c; }& A( P" w% M  |预先处理：如进炉前的清洁方式及清洁度。
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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。

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所以具体情况要具体分析，找准原因，解决问题。
二、硬度和渗层不均匀
  t4 W- _7 B' y! g" p　　装炉方式不当；


气压调节不当；

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2 X, J. e# L: ?  x5 g/ e( f温度不均；

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炉内气流不合理。
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: @) A2 b4 ?2 z9 T三、变形过大
' t6 d. w4 b" P, _* S7 ]7 o( ]　　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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渗氮（软氮化）前应进行稳定化处理；


6 U* {! k. {% Y0 ]% L渗氮（软氮化）过程中的升、降温速度应缓慢；

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* j- X) A& _+ k2 n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。
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。　　　　　

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- U' e0 w: |3 k五、脉状氮化物
　　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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gss2001

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氮化及軟氮化件的加工程序
* v# f- z5 N$ V. c, A6 w( x& Q　　氮化及軟氮化件的一般加工程序包括下列各項：
　一、        原材料準備
　二、        預備熱處理
- W( m# G( S/ x! I1 E　三、        機械加工
　四、        氮化及軟氮化前準備
　五、        氮化及軟氮化處理
7 b& i8 N0 R- @% \
) \$ u+ R& o# c5 ?  d　　各項程序的主要工作內容及要求為：

程序        項目        目的和要求
6 \; ^( i( s; U% D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
0 m' f7 W3 Q# \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
* x% n' d1 G% @+ U6 H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
0 y! J6 Q, N1 A$ S. X. [1 h1 n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
9 X2 r0 m/ ~; L        氣體氮化可分為下列幾個階段：
8 h: t' u' V$ q0 k% O(一)        準備工件
(二)        裝爐
+ r9 Q: S7 t% g( D! K( y# j& D0 R* X(三)        升溫
(四)        保溫
* P, b8 G/ o: B- s. t(五)        出爐
(六)        異常處理
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        各階段的操作要點為：
(一)        準備工件
: A6 t/ Z; ^. o+ @; c( t1.        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。
* ~# i! H3 s& D, ~8 d2.        隨爐試片應放在能反映及代表工件氮化品質的位置上。
3.        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。
. R/ v. l" Z& H$ e1 {5 i$ F(二)        裝爐
) q! ^+ T# q! O1.        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
) g4 B; T; S  @! m) G3 V1 j        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：
, Z6 T: n8 E: Q(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。
0 p& w; l1 x3 W# Q% N' E( A6 }) r(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
        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。
2 o6 g6 u/ R8 ~# z. _5 c+ p(四)        保溫
6 V9 K- o# w* o1.        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  
9 X, r. G) s) j; }8 c, |7 Z3 \& B) d$ _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。
9 ~6 _( L1 e/ C6 F        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。


% p4 O7 P0 C0 V) q1 q, S, U! @(2)        兩段氮化  
% |& D, x$ j2 _; K4 s4 p' [6 r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 a+ r0 A# o8 C; G5 }. d        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。

# k0 @5 U/ \+ l) I(3)        三段氮化  
1 z0 k/ Q' }. f8 b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
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* T, ~8 z. k7 D6 r+ x% o, y/ @% h        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。
: v! ~( P# R; E4 W        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。
# Z. _/ s. v4 \% p& L7 c8 n% f(五)        出爐
1.        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。
$ s2 L1 l5 p7 ]4 g: |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。
(六)        異常處理
        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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, I. W3 O  q- r0 W. F  `氣體軟氮化的操作
, M4 z, j2 u; r　　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。
" p% ~$ _! k4 K* ^7 n& ^　一、        常用氣體軟氮化滲劑有：
(一)        氨氣 (50%) ＋醇類 （甲醇或乙醇）(50%)
(二)        氨氣 (50%)＋吸熱式氣體 (50%)
7 X  X4 ]- P0 y$ Q- v& a0 `(三)        尿素 (100%) 熱分解
(四)        含氮碳有機液體熱分解