气体碳氮共渗工艺有哪些?

来源:热处理技术图解手册作者:李书常

碳氮共渗是碳氮原子同时渗入工件表面的一种化学热处理工艺。碳氮共渗渗碳不同,由于氮的渗入而具有以下主要特点。

⑴氮的深入降低了渗层的相变温度(A1、A3点)  碳氮共渗能在较低的温度进行。工件不易过热,便于直接淬火淬火变形小。

⑵氮的渗入降低了渗层的临界冷却速度碳渗共渗层中的碳氮奥氏体比渗碳奥氏体的稳定性高,临界冷却速度降低,可以在比渗碳件更低的冷却速度下得到表面硬化层,提高渗层的淬透性。同时也减小钢件共共渗后的淬火变形和开裂的倾向。

⑶氮的渗入降低了渗层的马氏体相变温度(Ms)  由于马氏体相变温度下降,减少了奥氏体的转变量,使表层残余奥氏体较多,硬度有所下降。

⑷碳氮同时渗入加大了碳的扩散系数  在相同的温度和时间条件下,碳氮共渗层的深度大于渗碳层的深度,及碳氮共渗的渗速较快,可以缩短工艺周期。

碳氮共渗层比渗碳有更高的耐磨性、疲劳强度和耐蚀性;比氮化有较高的抗压强度和较低的表面脆性,而且生产周期短,渗速快,可用材料广泛,因此在国内外都得到广泛的应用。碳氮共渗热处理工艺按温度划分为3种,常见的分类方法有以下几种。

①  按使用介质不同,可分为固体碳氮共渗、液体碳氮共渗、气体碳氮共渗。

②  按共渗温度的不同,又可分为低温碳氮共渗(520~580℃)、中温碳氮共渗(780~880℃)和高温碳氮共渗(880~930℃).低温碳氮共渗以渗氮为主,主要用来提高工模具的表面硬度、耐磨性和抗咬合性,又称为软氮化。高温碳氮共渗以渗碳为主,现以很少采用。习惯上所说的碳氮共渗主要是指中温气体碳氮共渗。这种公工艺的主要特点是处理温度较渗碳低,且工艺时间短,深层性能好,适用面宽。

③  按渗层深度的不同,又分为浅层碳氮共渗和渗层碳氮共渗。一般碳氮共渗的渗层深度较薄,通常小于1mm,应用的范围主要是承受中、低负荷的耐磨件。深层碳氮共渗的层深可达3~5mm,用于受载较大的工件,由于有足够深的渗层,故渗层不至于压陷及剥离。

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