热处理原理与工艺 教学课件 作者 候旭明 第十四章教案.docVIP

第十四章 钢的氮氮原子氮处理后的零件具有如下特点： 具有高的表面硬度及耐磨性～100HV，可维持到℃左右。 2）具有高的疲劳强度和。 工件变形小，Fe－N系相图α相：是氮在α－Fe中的固溶体（含氮铁素体），体心立方晶格，其中氮在室温时不超过0.001%，在590℃为0.1%γ相：是氮在γ－Fe中的固溶体（即奥氏体），面心立方晶格，温度高于590℃时才存在。共析成分为2.35%，温度缓慢下降通过590℃时，γ相发生共析转变γ→α＋γ ′。如在γ相区则会得到含氮马氏体。 γ′相：是一种成分可变的间隙相，面心立方晶格，450℃时含氮量为5.7～6.7%，氮原子有序地占据间隙位置，当含氮量为5.9%时，其成分符合Fe4Nγ′相大约在680℃以上分解溶于ε相中。 ε相：为一可变成分的氮化物，具有密排六方晶格，在一般氮化温度范围内ε相的成分大致在FeN～FeN之间（8.25～11%N）。随温度的降低ε相析出γ′相。ε相γ′相α相ε相γ′相ε相氮层的深度减小碳素钢层的组织与铁氮层组织大致相同，ε中，形成Fe2~3（C，N）γ′几乎不溶解碳。氮在钢中能溶入渗碳体而形成含氮渗碳体Fe3（C，N）。 α相α相γ′相ε相N和（Fe、Me)2-3N等。 3）形成合金氮化物 氮化物具有极高硬度（其热稳定性很好，在500℃左右基本不发生明显聚集长大），且以极细粒状弥散分布在渗氮层基体中，并与基体α共格，可产生强烈的弥散强化作用。这是造成其高硬度的主要原因。 Al主要是溶于γ′中，造成γ′晶格强烈畸变，从而造成硬化。Al的硬化作用也非常显著。含Al合金钢一般不形成AlN。 由于碳钢中的氮化物没有合金氮化物硬度高，故碳钢渗氮后硬度不如合金钢高。中、高碳钢的化合物层硬度约为500~600HV，合金钢化合物层的硬度可高达1000~1200HV。 4）合金元素减少渗氮层深度 所有合金元素都不同程度降低了氮在α相氮前的预热处理Cr12、Cr12MoV等工模具钢也可进行渗氮处理。 2）渗氮前的预热处理→锻→预备热处理→粗加工→调质→半精加工→去应力退火→粗磨→渗氮→精磨。氮温度为了调质后的心部强度与硬度，氮温度要比调质回火温度低40～70。氮时间氮时间对氮层深度的影响图1-7所示。 3.氨分解率 氨分解率是表示在某一温度下，分解的氮、氢混合气体占炉气体积的百分比。分解率的大小取决于氮温度、氨气的流量、压力零件的表面有无催化剂等因素。等温氮等温氮处理，以进一步降低表面氮化物中氮含量，降低渗氮层脆性。渗氮结束后通常采取炉冷，并继续通入氨气，以减少畸变、避免氧化。 等温氮二段氮二段氮三段氮工艺是在二段氮的基础上，增加一段较温度的保温时间，以表面氮含量提高表面硬度生产周期缩短40h左右。 三段法适于硬度要求较高，不易畸变或对畸变要求略低的工件。由于工艺较复杂、畸变较大，三段法应用较少。表14-2为常用结构钢的渗氮工艺规范。 2.抗蚀渗氮 抗蚀渗氮是为了提高工件的抗腐蚀性能而进行的渗氮处理。工件表面可获得厚度为0.015～0.06mm的致密、化学稳定性高的ε相。 抗蚀渗氮过程，与强化渗氮过程基本相同，只是渗氮温度较高。但温度过高，表面氮含量降低，孔隙度增大，抗蚀性下降。 经抗蚀渗氮件对自来水、湿空气、过热蒸汽以及弱碱液体具有良好的抗腐蚀性能，可用来制造自来水龙头、锅炉汽管、水管阀门以及门把手等，代替铜件和镀铬件。但渗氮层在酸溶液中并不具有抗蚀性。 四）渗氮件性能特点 1）表面硬度及耐磨性较渗碳及其他常见热处理方法高 2）疲劳强度较高，缺口敏感性较低。 3）红硬性好 三、加速渗氮的方法 略 四、典型零件强化渗氮工艺实例 略 第三节 离子渗氮 离子渗氮是在低真空（通常为10-1~10-2Pa）含氮气氛中，利用工件（阴极）和阳极间产生的辉光放电现象进行的渗氮工艺。具有渗速快、氮化层的质量高及变形小的特点。 离子渗氮基本原理和装置 图14-13是离子渗氮装置示意图和离子渗氮原理示意图。离子渗氮的基本原理（略） 二、离子氮的特点 2）渗氮质量好 3）工件变形小氮前不需去钝处理容易实现局部氮对氮钢、碳钢、、铸铁和有色金属等均能进行氮。 此外，离子氮还具有省电、、劳动条件好，无公害等优点。 离子氮的缺点是投资高、测温困难、设备操作与较烦琐 第四节 渗氮后的质量检验及常见缺陷 一、质量检验 1.外观检验 表面不应有裂纹、剥落及肉眼可见的疏松等缺陷。渗氮零件的表面应呈银灰色。 2.硬度检验 由于渗氮层很浅薄，通常用维氏硬度或表面洛氏硬度计来测定渗氮层表面硬度。 3.渗氮层深度检验 1）金相法 将氮后的试样制成金相样品，在金相显微镜下观察氮层深度。。、网状氮化物(见图14-16b)，这些氮化物使渗层变脆、易剥落。合格的心部组织应为回火索氏体，不允许有大量