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鋼的滲氮

發布時間:2020-02-26人氣:93

鋼的滲氮---(強化滲氮;抗蝕滲氮)

使氮原子滲入鋼的表面,形成富氮硬化層的一種化學熱處理工藝。與滲碳相比,滲氮處理后零件具有:高的硬度和耐磨性,高的疲勞強度,較高的抗咬合性,較高的抗蝕性,滲氮過程在鋼的相變溫度以下(450-600)進行,因而變形小,體積稍有脹大。缺點是周期長(一般氣體滲氮土藝的滲氮時間長達數十到100h)、成本高、滲層薄(一般為0.5mm左右)而脆,不能承受太大問接觸應力和沖擊載荷。

 

滲氮用鋼---從理論上講,所有的鋼鐵材料都能滲氮。但我們只將那些適用可滲氮處理并能獲得滿意效果的鋼才稱為滲氮用鋼。凡含有Cr、Mo、V、Ti、Al等元素的低、中碳合金結構鋼、工具鋼、不銹鋼(不銹鋼滲氮前需去除工件表面的鈍化膜,對不銹鋼、耐熱鋼可直接用離子氮化方法處理)、球墨鑄鐵等均可進行滲氮。

 

滲氮后零件雖然具有高硬度、高耐磨性和高的疲勞強度,但只是表面很薄的一層(鉻鉬鋁鋼于500--540℃經35--65h滲氮層深只達0.3--0.65mm) 。必須有強而韌的心部組織作為滲氮層的堅實基底,才能發揮滲氮的最大作用??偟膩砜?,大部分滲氮零件是在有摩擦和復雜的動載荷條件下工作的,不論表面和心部的性能都要求很高。

 

如果用碳鋼進行滲氮,形成Fe4N和Fe2N較不穩定。溫度稍高,就容易聚集粗化,表面不可能得到更高的硬度,并且其心部也不能具有更高的強度和韌性。為了在表面得到高硬度和高耐磨性,同時獲得強而韌的心部組織,必須向鋼中加入一方面能與氮形成穩定氮化物,另外還能強化心部的合金元素。如Al、Ti、V、W、Mo、Cr等,均能和氮形成穩定的化合物。其中Cr、W、Mo、V還可以改善鋼的組織,提高鋼的強度和韌性。

 

目前專門用于滲氮的鋼種是38CrMoAlA,其中鋁與氮有極大的親和力,是形成氮化物提高滲氮層強度的主要合金元素。AlN很穩定,到約1000的溫度在鋼中不發生溶解。由于鋁的作用使鋼具有良好的滲氮性能,此鋼經過滲氮表面硬度高達1100--1200HV(相當67--72HRC)。38CrMoAlA鋼脫碳傾向嚴重,各道工序必須留有較大的加工余量。

 

對高硬度、高耐磨性要求的氮化件,不宜選用碳鋼和一般合金鋼。對以提高抗蝕性能為主的氨化件可選用碳鋼和一般合金鋼。

 

滲氮零件注意事項

1)滲氮前的預備熱處理調質--滲氮工件在滲氮前應進行調質處理,以獲得回火索氏體組織。調質處理回火溫度一般高于滲氮溫度。

 

2)滲氮前的預備熱處理去應力處理--滲氮前應盡量消除機械加工過程中產生的內應力以穩定零件尺寸。消除應力的溫度均應低于回火溫度,保溫時間比回火時間要長些,再緩慢冷卻到室溫。斷面尺寸較大的零件不宜用正火。工模具鋼必須采用淬火回火,不得用退火。

 

3)滲氮零件的表面粗糙度Ra應小于1.6μm,表面不得有拉毛、碰傷及生銹等缺陷。不能及時處理的零件須涂油保護,以免生銹。吊裝入爐時再用清潔汽油擦凈以保證清潔度。

 

4)含有尖角和銳邊的工件,不宜進行氮化處理。

 

5)局部不氮化部位的保護,不宜用留加工余量的方法。

 

6)表面未經磨削處理的工件,不得進行氮化。

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