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马文斌1, 李峰2NOR中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
( 1. 中国第一重型机械集团公司轧辊电站事业部助理工程师, 黑龙江富拉尔基161042; 2. 中国第一重型机械集团公司轧辊电站事业部工程师, 黑龙江富拉尔基161042)NOR中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
摘要: 通过理论分析, 以及实际生产过程中的经验, 总结归纳出气体氮化成功的几大要点, 即温度、分解率、炉压、时间。NOR中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
关键词: 氮化; 温度; 氨分解率; 炉压NOR中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
中图分类号: TG156.8+2 文献标识码: B 文章编号: 1673- 3355 ( 2008) 03- 0025- 02NOR中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
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气体渗氮(包括渗氮和氮碳共渗)以其理论浅显易懂、实际操作简单而得以推广应用。渗氮工艺对材料的适用面非常广, 一般的钢铁材料均可进行渗氮处理。它能提高工件的表面硬度, 使其耐磨、抗疲劳性能优良, 同时还能抵抗大气和水的腐蚀。气体渗氮现主要采用井式电炉加热, 氨气作为渗氮介质, 优点是设备维修、维护容易,工艺操作简单宜于调整。氨分解率的测定多采用玻璃制的氨分解率测定仪为主(有的采用电子氢含量测定仪), 这样测定数据安全可靠, 而电子氢含量测定仪会随着设备的老化而偏差极大。氮化炉内压强一般采用U形管或膜盒压力表测定。NOR中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
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1 原热处理工艺及结果NOR中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
以气体渗氮为例说明。原氮化工艺是: 510℃, 氨分解率18%～40%, 时间长短视氮化层深而定, 一般按0.01 mm/h计算即可, 炉内压强不做具体规定, 氮化阶段结束后罐冷至100 ℃以下出炉。这样的工艺在实际生产执行时, 炉内始终保持在微正压状态下。而这样的工艺无论对小炉子(!600mm×1 200mm)或是大炉子("1 600mm×2 500mm或×5 000 mm)均相同, 并且也没有考虑炉子的装炉量多少的影响。因此而造成的结果是: 小炉子生产出的产品均合格,包括硬度的均一性以及工件颜色; 大炉子在装炉量比较小的情况下均合格, 而装炉量大时, 靠近炉底的工件颜色及硬度均可以, 装在炉子中、上方的工件颜色比较亮,硬度严重不均。NOR中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
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2 原因分析NOR中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
对于原热处理工艺进行分析, 其温度、分解率、时间均没有不适合, 进而再观察结果, 得出其原因是主要与炉压有关。小炉子, 由于炉子小, 装炉量大小对炉压影响不是非常大, 氮化后的效果基本都可以。对于大炉子, 在装炉量不大时, 氨气主要在炉底部进入罐内, 这样气体能立即与工件反应。而装炉量很大时, 由于炉内压强是微正压, 在炉内中、上方的工件均没有时间与气体充分接触,在这种情况下, 气体仅是在工件上“路过”, 气体分子对表面的冲击力不大, 基本没有产生压力, 根本没有时间与之化合, 其造成的结果必然是从下而上工件颜色依次减弱、硬度依次减少、层深依次减小, 最终导致工件氮化不合格。NOR中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
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3 新工艺制定及实施NOR中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
基于以上原因及其分析, 气体氮化成功的关键在于炉压, 即炉内气体的压强。通过生产实践表明, 无论大炉子还是小炉子, 也无论装炉量多少, 只要保证炉内气体压强在一个适当的范围,就完全能保证气体氮化成功。新工艺是这样制定的: 510 ℃ ; 氨分解率18%～40%; 时间长短视氮化层深而定, 一般按0.01 mm/h计算即可; 炉内压强始终保持在5 kPa左右(炉内压强用膜盒压力表测定); 氮化阶段结束后罐冷至100 ℃以下出炉。这样的工艺与原来的相比, 虽然只增加了炉内压强一项, 但这样能使炉内的气体与工件充分接触, 有充足反应时间, 避免了仅仅是“路过”的现象, 当然同时还要控制好炉温和氨分解率。通过此工艺, 结果是工件颜色均一、硬度均一、层深均一。这样的工艺在执行时从来没有出现过返修品, 进而用生产实践证明了工艺的正确性。NOR中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
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4 工艺的推广NOR中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
气体氮化的工艺, 即控制其温度、炉压、分解率、时间, 对于气体氮碳共渗(软氮化)也同样适用。这样的工艺推广到!3 500 mm×1 500 mm的炉子上, 实践表明, 其效果也非常好, 并且采用这样的工艺, 完全可以省去"3 500 mm×1 500mm炉子炉盖上的风机。在软氮化时, 采用控制其温度、时间、炉压, 对于其软氮化的效果也是极其理想的, 炉内压强一般在12 kPa左右。NOR中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
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5 结语NOR中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
通过在生产中的摸索, 归纳总结出来的气体氮化工艺, 从而再作用于生产, 指导生产。气体氮化时, 温度、时间很好控制, 关键在于氨分解率和炉压, 要在保证炉压的基础上, 控制好分解率。在氨通量不变的情况下, 提高炉压, 分解率随之上升, 因此要加大氨通量才能保证分解率。NOR中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
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