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发表于 2007-11-17 18:06:29
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来自: 中国陕西西安
软氮化实质上是以渗氮为主的低温氮碳共渗,钢的氮原子渗入的同时,还有少量的碳原子渗入,其处理结果与一般气体氮化相比,渗层硬度较氮化低,脆性较小,故称为软氮化。 ! p4 A+ i! q6 c
1、软氮化方法分为:气体软氮化、液体软氮化及固体软氮化三大类。目前国内生产中应用最广泛的是气体软氮化。气体软氮化是在含有活性氮、碳原子的气氛中进行低温氮、碳共渗,常用的共渗介质有尿素、甲酰胺、氨气和三乙醇胺,它们在软氮化温度下发生热分解反应,产生活性氮、碳原子。
1 c( H- I# Z8 [7 T活性氮、碳原子被工件表面吸收,通过扩散渗入工件表层,从而获得以氮为主的氮碳共渗层。 ) N/ [. r s5 f% o" F6 y: c7 v
气体软氮化温度常用560-570℃,因该温度下氮化层硬度值最高。氮化时间常为2-3小时,因为超过2.5小时,随时间延长,氮化层深度增加很慢。 * y: q) R; R+ ]6 B+ P$ R
2、软氮化层组织和软氮化特点:钢经软氮化后,表面最外层可获得几微米至几十微米的白亮层,它是由ε相、γ`相和含氮的渗碳体Fe3(C,N)所组成,次层为的扩散层,它主要是由γ`相和ε相组成。
* y1 ?' H! C) I' _0 t 软氮化具有以下特点:
2 K, e9 {7 q" T9 o (1)、处理温度低,时间短,工件变形小。
/ r0 n$ Z( x) A8 {, O0 b. w4 z (2)、不受钢种限制,碳钢、低合金钢、工模具钢、不锈钢、铸铁及铁基粉未冶金材料均可进行软氮化处理。工件经软氮化后的表面硬度与氮化工艺及材料有关。
0 X% s" v9 _" E# T1 a 3、能显著地提高工件的疲劳强度、耐磨性和耐腐蚀性。在干摩擦条件下还具有抗擦伤和抗咬合等性能。 & k' A' |5 x- Q6 W
4、由于软氮化层不存在脆性ξ相,故氮化层硬而具有一定的韧性,不容易剥落。
: S- X6 |8 i8 d8 [ 因此,目前生产中软氮化巳广泛应用于模具、量具、刀具(如:高速钢刀具)等、曲轴、齿轮、气缸套、机械结构件等耐磨工件的处理。
s! Q; r& R( h9 U+ Q4 y渗氮(软氮化)的常见缺陷1 u* L8 [; e% c! u; Y
一、硬度偏低
2 V! D! v2 S g8 b2 h8 f 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: . [: ^" P) u# n! S0 M7 ~4 @$ o" M
设备方面:如系统漏气造成氧化; / O; m5 d1 ]' P* [8 D- G. x
材料:如材料选择欠佳; 9 ]' i o, H! G. M
前期热处理:如基体硬度太低,表面脱碳严重等; $ U& R. C1 k( F4 q
预先处理:如进炉前的清洁方式及清洁度。 ! s6 s9 T! i/ C9 n9 }5 }
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。
/ @2 n! f% K9 ?/ h" _' F$ }所以具体情况要具体分析,找准原因,解决问题。
" B) S$ A8 m: `! M/ {二、硬度和渗层不均匀' K/ @- B( P8 J' N; c+ ~5 x
装炉方式不当; y& F0 X- q5 J8 ]& }# Y
气压调节不当; ! D5 T: F5 i3 ~* O
温度不均;
, _' { U' T; x$ V- S炉内气流不合理。 ! T0 c0 ]$ x+ j& N8 }9 L
三、变形过大
6 L) K& z2 }' c# }7 B8 v 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: ; p w' P0 F2 Y9 p
渗氮(软氮化)前应进行稳定化处理; 6 U! Z3 {: r G& ?+ g# y
渗氮(软氮化)过程中的升、降温速度应缓慢;
# ~. Y- _& V$ b1 R+ r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。1 o* U1 b6 z! s" p/ Z$ Y
四、处观质量差
. m2 v8 N+ w: k* r; ` 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。
- x8 P, S) X4 ]; l. Y8 a" i2 E五、脉状氮化物
' I9 q D' ^0 H$ p5 x1 t0 s, J 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。, X+ m& A9 x2 {* N# K8 B: `" @6 b
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