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渗氮方法及工艺

时间:2010-05-06 10:44:22  来源:金属热处理工  作者:

渗氮方法有气体渗氮、离子渗氮、镀钛渗氮等,氮最常用的是气体渗氮。Tvb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 CHTEDCZ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渗氮前的处理 在渗氮零件的整个制造过程中,渗氮往往是最后一道工序,至多再进行精磨或研磨。渗氮零件的工艺流程一般为:锻造→正火(退火)→粗加工→调质→精加工→去应力→精磨→渗氮→精磨→装配。
氮化前的预热处理包括正火(退火)、调质处理、去应力。
a.正火(退火),其目的是细化晶粒、降低硬度、消除锻造应力。
    b.调质处理,可以改善钢的加工性能,获得均匀的回火索氏体组织,以保证零件心部有足够的强度和韧性,同时又能使渗氮层和基本结合牢固。
    c.去应力处理,对于形状复杂的精密零件,在渗氮前应进行1~2次去应力,以减少渗氮过程中的变形。
    ②渗氮前的生产准备
    a.去污处理。零件装炉前要用汽油或酒精进行脱脂、去污处理,零件表面不允许有锈蚀及脏污。
    b.防渗处理。对零件非渗氮部分,可用电镀或涂料法进行防渗氮处理。
    c.渗氮件的表面质量应良好,不允许有脱碳层存在,因此,零件在预先热处理前应留有足够的加工余量,以便在渗氮前的机加工能将脱碳层全部去除,以保证渗氮层的质量。
    d.装炉前检查设备和渗氮夹具、电系统、管道、氨分解测定仪等应保证正常使用;渗氮夹具不允许有赃物或氧化皮,如有应清除。
    e.随炉试样。随炉的试样应与渗氮零件通材料并经过同样的预先处理。
    ③渗氮工艺 常用的气体渗氮工艺有等温渗氮、二段式渗氮和三段式渗氮三种方法。
    a.等温渗氮 也称一段式渗氮法。它是在恒温下进行长时间保温的渗氮工艺,渗氮温度510~530℃,其渗氮工艺曲线如图2-42所示。    
 
2-42.jpg
    第一阶段保温15~20h,为吸氮阶段。这一阶段采用较低的氨分解率(18%25%)。零件表面因洗后大量氮原子而与零件心部形成氮浓度差。第二阶段为扩散阶段。在这个阶段为家少活性氮原子的数量而将氨分解率提高到30%~40%,保温时间在60h左右。
为减少渗氮层的脆性,在渗氮结束前2~4h进行退氮处理,氨分解率提高到70%以上,退氮温度提高到560~570℃。
等温渗氮工艺过程简单,渗氮温度较低、渗层浅、零件变形小、表面硬度高,但渗氮速度慢,产生周期长,适用于渗氮深度浅,尺寸精度和硬度要求高的零件。
b.两段式渗氮 两段式渗氮工艺曲线如图2-43所示。第一阶段的工艺参数(除保温时间外)与等温渗氮相同。第二阶段把渗氮温度提高到550~560℃,以加速氮原子的扩散,缩短渗氮周期,氨分解率提高到40%~60%。根据对渗氮层的脆性要求,急速前也应提前2h提高氨分解率和温度进行退氮处理。   
 
2-43.jpg
    两段式渗氮的时间比等温渗氮短,表面硬度稍微低,变形略有增大,适用于渗氮层较深批量较大的零件。
    c.三段式渗氮 三段式渗氮工艺曲线如图2-44所示。     
 
2-44.jpg
它是在二段式渗氮基础上发展起来的。这种工艺是将第二阶段的温度适当提高,以加快渗氮过程,同时增加较低温度的第三阶段,以弥补因第二阶段氮的扩散快而使表面氮浓度过低,保证表面含氮量以提高表面硬度。
三段式渗氮能进一步提高渗氮速度,但硬度比一般渗氮工艺低,脆性、变形等比一般渗氮工艺略大。

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