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氣體硬氮化

來(lái)(lái)源:未知作者:admin發(fā)(fā)布時(shí)(shí)間:2017-09-04 15:33

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       原理

  氣體硬氮化,即氣體滲氮,是指在一定溫度下一定介質(zhì)(zhì)中是氮原子滲入鋼材表層的化學(xué)(xué)熱處理工藝,為將其與氣體軟氮化區分開(kāi)(kāi)來(lái)(lái),又稱(chēng)(chēng)之為氣體硬氮化。氣體滲氮時(shí)(shí),將工件置于爐內,將NH3氣體直接輸進(jìn)(jìn)500~560℃的氮化爐內, NH3氣體在高于480℃時(shí)(shí)經(jīng)(jīng)熱分解如下:2NH3 →2〔N〕+ 3 H2

  分解出的氮原子大部分生成為N2氣體,小部分活性氮原子被工件表面吸收,然后往工件內部擴散。經(jīng)(jīng)過(guò)(guò)一段時(shí)(shí)間后,工件表面即獲得了一定深度的氮化層。氮化層包括外層的化合層(又稱(chēng)(chēng)白亮層)以及與之相鄰的擴散層(又稱(chēng)(chēng)暗黑層)。白亮層對磨損起決定作用。

  氣體滲氮后,其組織主要為ε相與γ′相,處理不當時(shí)(shí)易產(chǎn)(chǎn)生ξ相,應盡量避免ξ相的產(chǎn)(chǎn)生。ε相和γ′相硬度高,組成的化合物層(白亮層)結構致密,有良好的耐磨性;ε相具有較高的電極電位,抗腐蝕性能較好;因此提高了工件的耐磨性和耐腐蝕性?;w內,鐵和合金元素(Mo、V、Cr等)與氮有較強的親和力,與氮原子形成許多合金氮化物,顯著(zhù)(zhù)提高滲氮層的硬度;且形成的各種氮化物的比容大于鐵,滲氮之后,材料表面形成較大的殘余壓應力,可抵消不分外加拉應力,這樣就顯著(zhù)(zhù)提高了鋼的抗高周疲勞性能。

  氮化規律

  氣體氮化的主要工藝參數是氮化溫度,氮化時(shí)(shí)間和氨氣分解率,它們對于滲氮速度,氮化層深度,氮化層硬度以及耐磨性,抗腐蝕性,韌性等有著(zhù)(zhù)極大的影響。

  當氮化時(shí)(shí)間和氨氣分解率相同時(shí)(shí),隨溫度增加,氮化層增厚,氮化彌散度減少。當溫度升到580℃以上后,表面硬度下降。當氮化溫度降低,氮原子擴散速度減慢,滲層淺,表面硬度較高,脆性較大。氮化溫度一般控制在520-540℃。

  氨氣分解率根據溫度的不同,一般控制在20%-60%范圍之內,通常為40%左右。氨氣分解率大于60%,會(huì )(huì )降低氮化層的硬度和耐磨性;大于70%之后,氮化層深度會(huì )(huì )急劇下降。

  氮化保溫時(shí)(shí)間則取決于氮化溫度以及對氮化層的深度要求。保溫時(shí)(shí)間越長(cháng)(cháng),則氮化層越深,但會(huì )(huì )使滲層硬度下降。

 

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