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氣體硬氮化

來源:未知作者:admin發布時間:2016-09-04 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中是氮原子滲入鋼材表層的化學熱處理工藝,為將其與氣體軟氮化區分開來,又稱之為氣體硬氮化。氣體滲氮時,將工件置于爐內,將NH3氣體直接輸進500~560℃的氮化爐內, NH3氣體在高于480℃時經熱分解如下: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。經過一段時間后,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(又稱白亮層)以及與之相鄰的擴散層(又稱暗黑層)。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,處理不當時易產生ξ相,應盡量避免ξ相的產生。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。基體內,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,韌性等有著極大的影響。

  當氮化時間和氨氣分解率相同時,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%,會降低氮化層的硬度和耐磨性;大于70%之后,氮化層深度會急劇下降。

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

 

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