钢的氮化及碳氮共渗简单说明

来源:金属热处理300问作者:那顺桑

      我们需要了解什么是钢的氮化,氮化是向钢的表面层渗入氮原子的过程,其目的是提高表面硬度和耐磨性,以及提高疲劳强度和抗腐蚀性。它是利用氨气在加热时分解出活性氮原子,被钢吸收后在其表面形成氮化层,同时向心部扩散。氮化通常利用专门设备或井式渗碳炉来进行。适用于各种高速传动精密齿轮、机床主轴(如镗杆、磨床主轴),高速柴油机曲轴、阀门等。
      氮化工件工艺路线:锻造-退火-粗加工-调质-精加工-除应力-粗磨-氮化-精磨或研磨。由于氮化层薄,并且较脆,因此要求有较高强度的心部组织,所以要先进行调质热处理,获得回火索氏体,提高心部机械性能和氮化层质量。钢在氮化后,不再需要进行淬火便具有很高的表面硬度大于HV850)及耐磨性。氮化处理温度低,变形很小,它与渗碳、感应表面淬火相比,变形小得多钢的碳氮共渗:碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程,习惯上碳氮共渗又称作氰化。目前以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗(即气体软氮化)应用较是广。中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度,耐磨性和疲劳强度,低温气体碳氮共渗以渗氮为主,其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性。 
      当钢在渗氮的同时通入一些含氧的介质,即可实现其氧氮共渗处理。处理以后的工件兼有蒸汽处理我渗氮处理的共同点。
      1.氧氮共渗的优点颇多:氧氮共渗后渗层可分三个区,表面氧化膜,次表层氧化区和渗氮nitriding。表面氧化膜与次表层氧化区厚度相近,一般为2-4μm.氧氮共渗后形成多孔Fe3O4层具有良好的减摩擦性能、散热性能及抗粘着性能。
      2.氧氮共渗介质:氧氮共渗时一般用得较多的是不同浓度的氨水。氮原子向内扩散形成渗氮层,水分解形成氧原子向内扩散形成氧化层并在工件表面形成黑色氧化膜。 
      3.氧氮共渗的用途广泛:氧氮共渗主要用于高速钢刀具的表面处理。共渗时的温度一般为540-590℃,时间通常为1-2小时。氨水浓度以25%-30%为宜。排气升温时通氨量应大些,以利于迅速排空炉内空气。共渗期间通氨量应适中,降温及扩散时应减少氨的滴入量。热处理炉可采用有1Cr18Ni9Ti不锈钢制成炉罐的井式氮化炉代用。炉罐应保护密封性(最好采用真空水冷橡胶密封)。炉顶应有一台密封循环风扇。炉内保持300-1000Pa的正压.

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