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硬氮化和软氮化工艺等方面的比较

时间:2011-04-18 14:27:42  来源:  作者:

一、硬氮化和软氮化方法、特点及主要应用范围。

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方法
渗层深度及组织
特点
主要应用范围
渗 氮
0.02~0.8mm,合金氮化物及含氮固溶体
表面硬度高(650~1200HV),红硬性、耐磨性、抗蚀性及抗咬合性能好。处理温度低,零件变形小。
飞机及精密机床的传动齿轮、轴、丝杠等零件。软氮化对提高工模具寿命特别有效,而且适用于各种钢材及铸铁,可用于表面耐磨及尺寸要求精密的各种零件。
氮碳共渗
(软氮化)
0.2~0.5mm,氮化物及含氮固溶体。
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    二、     国家标准对软氮化和硬氮化工艺方面的要求:
1、GB/T18177-2000《钢的气体渗氮》(硬氮化)根据不同的渗层有多种工艺供选择。
2、⑴JB/T4155-1999《气体氮碳共渗》(软氮化)一般只有一个工艺范围供选择,常用的共渗温度为540-570,保温2-4H,处理过程要注意炉温波动及渗剂的加入量;工件进炉后,排气速度宜快,升温速度要控制,必要时可采取预热措施。
     ⑵对表面色泽有要求的工件,在升温阶段及共渗后冷却过程中,必须在渗氮气氛或其它保护气氛中进行。
 
三、检测方面:
1、GB/T18177-2000《钢的气体渗氮》中检验方法中规定:
     ⑴裂纹、开裂等可用肉眼判别,也可采用磁粉或渗透探伤等方法鉴别。
     ⑵表面硬度检验:根据产品要求以及渗层深度采用不同的负荷。
     ⑶渗层脆性检验:共5级,一般零件1-3级合格,重要零件1-2级合格。
     ⑷渗氮层疏松检验:共5级,一般零件1-3级合格,重要零件1-2级合格。
     ⑸渗氮扩散层中氮化物检验:共5级,一般零件1-3级合格,重要零件1-2级合格。
2、JB/T4155-1999《气体氮碳共渗》(软氮化)中检验方法中规定:
 ⑴表面硬度及渗层深度见下表
 

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序号
材料类别
表面硬度(HV0.1)
渗层深度
化合物层
扩散层
1
碳素结构钢
HV≥480
0.008-0.025
≥0.20
2
合金结构钢
HV≥550
0.006-0.020
≥0.15
3
球墨铸铁
HV≥550
0.005-0.020
≥0.10
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 气体氮碳共渗后的表面硬度和渗层深度
 
⑵化合物疏松层是其必检项目。共5级,一般零件1-3级合格,重要零件1-2级合格。
四、软氮化和硬氮化之间的比较:
1、渗层组织:软氮化后的渗层组织与气体氮化相似,由化合物层和扩散层组成。但由于软氮化表面层中没有ξ相,即渗层中的化合物层不是Fe2N,而是含有一定量碳的Fe3N,这种化合物的脆性较小,故一般软氮化的化合物层韧性较好(这也是标准中不检验脆性的原因)。所以,渗层脆性较小。次层是含氮的扩散层。合金钢渗层中还有合金氮化物,其性质较稳定,但渗层较碳钢浅。
2、软氮化后的表面硬度与气体氮化相接近。对碳钢来说,可获得较高的表面硬度。
3、耐磨性:软氮化能显著提高零件的耐磨性,为不仅由于氮化物本身具有高的硬度和耐磨性,而且软氮化使表面摩擦系数大幅度下降。软氮化渗层还具有良好的抗咬合能力。
4、软氮化可以大大提高零件的疲劳强度,这是由于固溶强化与表层压应力的作用。一般可提高60-80%,低合金钢可提高30-50%,铸铁提高20-60%。
5、由于活性碳原子的存在对氮化起着催渗作用,从而使软氮化速度比气体氮化大为提高,但软氮化在1-3小时内增加最快,超过6小时渗层深度增加极微。表面硬度也在2-3小时内出现最大值。所以软氮化时间一般采用2-3小时。
6、一般软氮化都采用快冷的方式冷却(一般油冷),而且快冷和缓慢冷却对于碳钢及低合金钢来说,两者都要相差10HRC左右。所以,软氮化快冷较好,但变形大。
7、气体软氮化的不足之处是渗层较薄,硬度梯度比较陡,不宜在重载条件下工作。但对一些不承受大载荷不需要抗疲劳、耐磨、抗咬合的零件,软氮化的效果十分显著。
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