热处理第9章 钢化学热处理-48.pptVIP

一、气体氮化 * 1.抗磨氮化－以提高工件表面硬度、耐磨性和疲劳 强度为主 典型钢种：38CrMoAlA、35CrMo、18CrNiW等 专用渗氮钢：wC=0.15%～0.45%的合金结构钢 图9.9 38CrMoAl钢氮化工艺曲线 氮化工艺： * 氮化钢在共析温度氮化时，当表面上的氮浓度达到α-Fe的饱和极限，将形成AlN、MoN、CrN等氮化物，当表面层的合金元素都形成了氮化物后，继续渗氮便会使α体心立方晶格转变成六方晶格的γ或ε相。 表层组织:合金氮化物+ε+(ε＋γ?) +γ?+(α+γ?) 心部组织：回火索氏体(氮化前进行调质处理) 氮化层的组织特征 图9.10 Fe-N相图 * 图9.11 38CrMoAl钢氮化层 的显微组织 上一页 下一页 * 抗磨氮化应用 耐磨性和精度要求较高的零件，或要求抗热、抗蚀的耐磨件。如发动机汽缸、精密机床丝杠、镗床主轴等。 2.抗蚀氮化－以提高抗蚀性能为主 通常在600～700℃于纯氨中进行2～6小时渗氮，形成厚0.015～0.060mm、致密而稳定的ε相氮化层。对各种钢均可获得良好效果。可替代镀镍、镀锌、法兰等。 上一页 下一页 * （1）渗层具有很高的硬度、热硬性和耐磨性。 二、渗氮特点 （2）渗氮温度低，工件变形小，精度高，氮 化后可直接使用。 （3）工件耐蚀性高。 （5）渗层脆而薄0.3～0.5mm，不宜承受集中的重 载荷。 （4）工件的疲劳强度高。 （6）氮化工艺复杂，周期长，成本高。 上一页 下一页 * 9.2.2.2 离子氮化 * 将被处理的工件放在真空室内，然后充以稀薄的含氮气体（如氨）。接通高压直流电，使炉内气体放电，放电过程中氮和氢离子在高压电场的作用下，冲向工件表面，把工件加热到所需温度，同时氮离子或氮原子被工件表面吸附，并迅速向内扩散，形成氮化层。 　离子氮化（与气体氮化相比）特点： 氮化速度快、时间短。由于离子冲击的结果， 在工件表面层0.05mm内产生密度极高的位错及 点缺陷，使扩散加速，因而能缩短到气体氮化 时间的2／3～1／3。 * 加热只在表面层，工件变形极小； 化合物层薄，一般不超过25μm； 离子轰击作用可以去除工件表面的氧化膜和钝化膜，使易氧化或钝化的金属（如不锈钢等）能进行有效渗氮。 易于实现工艺过程的计算机控制。 适于所有钢种的氮化。 可节约电能和氨气的消耗，电能消耗为气体氮化的1／2～1／5，氨气消耗为气体氮化的1／5～1／20。劳动条件有所改善，不产生污染。 * (1)ε+ 扩散层，ε相耐磨和耐蚀性好，但脆性较 大，主要用于耐磨耐蚀工件。 (2)ε +γ’ + 扩散层； (3)γ’ + 扩散层,γ’相韧性较好，强度较高,主要 用于承受较大动力载荷又要求耐磨的工作条件。 (4)只有扩散层，纯扩散层主要用于不能增加脆性 的模具钢、耐磨合金等工件，用于不锈钢可使 其耐蚀性降低的程度最小。 易于调整工艺参数，获得不同渗层组织。 * 离子氮化缺点 设备复杂且投资大，准确测定零件温度困难，对于大型炉、各类零件混合装炉时难以保证各处工件温度一致。 9.2.3 碳氮共渗 气体碳氮共渗 高温－以渗碳为主 低温－以渗氮为主，实质上是软氮化 9.2.3.1 低温碳氮共渗（软氮化） * 气体软氮化是采用可控气氛加氨气或通氨滴醇的方法，在550～600℃温度下处理2～4h，使工件表面同时渗入碳、氮原子的化学热处理工艺。 与渗氮相比，软氮化的特点： 软氮化渗入速度快，时间短，生产效率高； 表面化合物层由ε+γ组成，渗层韧性好，裂纹敏感性小；若软氮化后快冷，则氮原子固溶于扩散层中，无氮化物析出，在表层引起较大的残余压应力，可大大提高零件的疲劳强度，其提高的幅度与渗氮相似。 表面硬度高、耐磨损，其化合物层对抗大气及海水的腐蚀性好。 适合于各种钢。 9.2.3.2 高温碳氮共渗 * 将工件放入密封炉内，加热到共渗温度830～850℃ ，向炉内滴入煤油，同时通以氨气，经保温后，使工件表面获得一定深度共渗层的工艺。 高温碳氮共渗零件一般都是由共渗温度直接淬火，零件变形开裂倾向小；在190～205℃间回火，仍可保持HRC58以上的硬度，其共渗层的回火抗力较高，耐磨性好。 碳氮共渗后的渗层组织与渗碳后的很相似，但残余奥氏体量较多。 氮过饱和固溶于扩散层中，在表层残存较大的压应力，提高了零件的疲劳强度。 * 与渗碳相比，碳氮共渗能在较低的温度进