钢的热处理--软氮化
钢的热处理基础知识
• （c）T8钢淬火工艺过程及组织转变
• T8
• （c）T8钢淬火工艺过程及组织转变
• T8
• （d）T12钢淬火工艺过程及组织转变
• T12
• （d）T12钢淬火工艺过程及组织转变
• T12
第五节 淬火钢的回火
• 一、回火：钢件淬硬后，再加热到Ac1点以下的某一温度， 保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。 • 二、回火目的：减小或消除淬火残余应力，稳定钢件的 组织和尺寸，并与淬火配合，使零件达到使用性能要求。 • 三、回火的分类： • 1．低温回火：淬火钢件在250℃以下回火一般得到回火 马氏体组织,即由ωc较低的马氏体与极细的碳化物(Fe2.4C) 组成的组织。目的是在保持淬火高硬度的前提下，适当 提高钢的韧性和减小淬火内应力。常用于各种工具及高 硬度零件。 • 2．中温回火：淬火钢件在250～500℃之间回火一般得到 回火托氏体组织，即针状特征的铁素体与细小粒状渗碳 体的混合物。目的是获得高的强度、弹性和较高的韧性。 主要用于弹性零件、锻模和要求淬硬的扳手、销钉和螺 钉等工件。
二、过冷奥氏体的连续冷却转变
• • • •
1．过冷奥氏体的连续冷却转变图 共析钢连续转变曲线和产物 亚共析钢连续转变曲线和产物 过共析钢连续转变曲线和产物
二、过冷奥氏体的连续冷却转变
• • • •
1．过冷奥氏体的连续冷却转变图 共析钢连续转变曲线和产物 亚共析钢连续转变曲线和产物 过共析钢连续转变曲线和产物
• 共析钢不同转变温度下的产物
第六节 钢的淬透性及淬硬性
• 一、淬透性的概念 • 淬透性：在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分 布的特性。在同一淬火条件下，获得淬硬层愈深的钢 淬透性愈好。
• 淬透性试验
硬氮化和软氮化工艺等方面的比较
硬氮化和软氮化工艺等方面的比较我在外工作多年，在工作中经常会遇到客户送来的产品需要氮化处理。
但当我们问到是氮化或软氮化时，他们就不知到了。
因为他们都是机械设计方面的技术人员，对热处理知识了解的不是太多。
所以，我们就得耐心的给他们讲解氮化和软氮化的区别和性能，包括生产成本等等。
所以，有必要将氮化和软氮化的工艺特点及主要应用范围进行了整理，供机械设计方面的工程技术人员在产品设计过程中参考。
一、硬氮化和软氮化方法、特点及主要应用范围。
二、国家标准对软氮化和硬氮化工艺方面的要求：1、GB/T18177-2000《钢的气体渗氮》(硬氮化)根据不同的渗层有多种工艺供选择。
2、⑴JB/T4155-1999《气体氮碳共渗》(软氮化)一般只有一个工艺范围供选择,常用的共渗温度为540-570℃，保温2-4H，处理过程要注意炉温波动及渗剂的加入量；工件进炉后，排气速度宜快，升温速度要控制，必要时可采取预热措施。
⑵对表面色泽有要求的工件，在升温阶段及共渗后冷却过程中，必须在渗氮气氛或其它保护气氛中进行。
三、检测方面：1、GB/T18177-2000《钢的气体渗氮》中检验方法中规定：⑴裂纹、开裂等可用肉眼判别，也可采用磁粉或渗透探伤等方法鉴别。
⑵表面硬度检验：根据产品要求以及渗层深度采用不同的负荷。
⑶渗层脆性检验：共5级，一般零件1-3级合格，重要零件1-2级合格。
⑷渗氮层疏松检验：共5级，一般零件1-3级合格，重要零件1-2级合格。
⑸渗氮扩散层中氮化物检验：共5级，一般零件1-3级合格，重要零件1-2级合格。
2、JB/T4155-1999《气体氮碳共渗》(软氮化)中检验方法中规定：⑴表面硬度及渗层深度见下表气体氮碳共渗后的表面硬度和渗层深度⑵化合物疏松层是其必检项目。
共5级，一般零件1-3级合格，重要零件1-2级合格。
四、软氮化和硬氮化之间的比较：1、渗层组织：软氮化后的渗层组织与气体氮化相似，由化合物层和扩散层组成。
硬氮化、软氮化
硬氮化和软氮化工艺等方面的比较我在外工作多年，在工作中经常会遇到客户送来的产品需要氮化处理。
但当我们问到是氮化或软氮化时，他们就不知到了。
因为他们都是机械设计方面的技术人员，对热处理知识了解的不是太多。
所以，我们就得耐心的给他们讲解氮化和软氮化的区别和性能，包括生产成本等等。
所以，有必要将氮化和软氮化的工艺特点及主要应用范围进行了整理，供机械设计方面的工程技术人员在产品设计过程中参考。
一、硬氮化和软氮化方法、特点及主要应用范围。
二、国家标准对软氮化和硬氮化工艺方面的要求：1、GB/T18177-2000《钢的气体渗氮》(硬氮化)根据不同的渗层有多种工艺供选择。
2、⑴JB/T4155-1999《气体氮碳共渗》(软氮化)一般只有一个工艺范围供选择,常用的共渗温度为540-570℃，保温2-4H，处理过程要注意炉温波动及渗剂的加入量；工件进炉后，排气速度宜快，升温速度要控制，必要时可采取预热措施。
⑵对表面色泽有要求的工件，在升温阶段及共渗后冷却过程中，必须在渗氮气氛或其它保护气氛中进行。
三、检测方面：1、GB/T18177-2000《钢的气体渗氮》中检验方法中规定：⑴裂纹、开裂等可用肉眼判别，也可采用磁粉或渗透探伤等方法鉴别。
⑵表面硬度检验：根据产品要求以及渗层深度采用不同的负荷。
⑶渗层脆性检验：共5级，一般零件1-3级合格，重要零件1-2级合格。
⑷渗氮层疏松检验：共5级，一般零件1-3级合格，重要零件1-2级合格。
⑸渗氮扩散层中氮化物检验：共5级，一般零件1-3级合格，重要零件1-2级合格。
2、JB/T4155-1999《气体氮碳共渗》(软氮化)中检验方法中规定：⑴表面硬度及渗层深度见下表气体氮碳共渗后的表面硬度和渗层深度⑵化合物疏松层是其必检项目。
共5级，一般零件1-3级合格，重要零件1-2级合格。
四、软氮化和硬氮化之间的比较：1、渗层组织：软氮化后的渗层组织与气体氮化相似，由化合物层和扩散层组成。
碳氮共渗浅析
碳氮共渗与氮碳共渗其实没有什么区别，热处理一般的都通称为碳氮共渗。
只是碳氮共渗又分为：1.高温碳氮共渗，以渗碳为主，加热到奥氏体化，渗层深。
2.中温碳氮共渗，以渗碳为主，加热到奥氏体化，但温度比高温碳氮共渗低，渗层较浅，又叫氰化
3.低温碳氮共渗，以渗氮为主，加热到共析线以下，组织不发生相变，变形很小，又叫软氮化。
但我认为如果在0.5mm以内时，一次离子渗就可以达到，可以根据零件实际需要对渗层深度进行修正，这样即可以节约成本又可以满足使用需要。
碳氮共渗（carbonitrided）与氮碳共渗（nitrocarburized）的区别：
1、 碳氮共渗carbonitriding ：在奥氏体状态下，同时将碳、氮渗入钢件表层，并渗碳为主的化学热处理工艺。
气体软氮化（碳氮共渗）温度常用560-570℃，因该温度下氮化层硬度值最高。氮化时间常为2-3小时，因为超过2.5小时，随时间延长，氮化层深度增加很慢。 可以看出碳氮共渗的温度最高，其组织由ε相、γ相和含氮的渗碳体Fe3（C，N）所组成，所以热应力和组织应力都较前两者大，再者渗层薄，所以不能承受重载。但这种处理也有优点，由于软氮化层不存在脆性ξ相，故氮化层硬而具有一定的韧性，不容易剥落。
4.碳氮共渗热处理的工艺温度低,一般淬火后的变形也小.
影视版主 2009-03-03 06:48
渗碳与碳氮共渗是有区别的:
渗碳一般都用880~940度,而碳氮共渗使用的温度比较低,一般在800~860度.
ummvixf 2009-03-03 06:49
2楼的说的不完全,对一些有安全要求的产品来说,选择渗碳更好点.其实两种工艺各有各的优点,具体要根据零件的服役条件及性能要求而选择.
钢的常用热处理方法及应用
7.中速、重载 齿
8.高速、轻载或高速、中载，有冲源自的小齿 轮轮9.高速、中载，无猛烈冲击，如机床主轴箱 齿轮
10.高速、中载、有冲击、外形复杂的重要 齿轮，如汽车变速箱齿轮(20CrMnTi淬透性 较高，过热敏感性小，渗碳速度快，过渡层 均匀，渗碳后直接淬火变形较小，正火后切 削加工性良好，低温冲击韧性也较好)
表面硬度要求高、变形小的齿 轮。 (2)20Cr：渗碳、淬火、低温 回火56~62HRC，用于高速、
40Cr、40MnB、(40MnVB)：高频淬火，50~55HRC
压力中等、并有冲击的齿轮。 (3)40Cr：调质，
220~250HB，用于圆周速度
20Cr、20MnVB：渗碳，淬火，低温回火或渗碳后高频淬火， 不大，中等单位压力的齿轮；
低速，精度要求不高，稍有冲击，疲劳载荷可
轴
忽略的主轴；或在滚动轴承中工作，轻载，υ ＜1m/s的次要花键轴
类 6.在滚动或滑动轴承中工作，轻或中等载荷转 45：正火或调质，228~255HB；轴颈或装配部位表面淬 速稍高pυ≤150N·m/(cm2·s)，精度要求较高， 火，45~50HRC 冲击，疲劳载荷不大
14.载荷不高的大齿轮，如大型龙门刨齿轮 15.低速、载荷不大、精密传动齿轮 齿 16.精密传动、有一定耐磨性的大齿轮 轮 17.要求抗腐蚀性的计量泵齿轮 18.要求高耐磨性的鼓风机齿轮
19.要求耐磨、保持间隙精度的25L油泵齿轮
20.拖拉机后桥齿轮(小模数)、内燃机车变速 箱齿轮 ( m ＝ 6~8)
0.02~3.0mm，硬度高，在共渗层为0.02~0.04mm时 切削性能和使用寿命适用于要求硬度高、耐磨的中、小型及薄片的零件和
具有66~70HRC
刀具等
软氮化渗层
软氮化渗层0.4-0.5mm,氮化一半0.5mm左右。
江苏省热处理工艺协作价格：氮化氮化深度≤0.15mm 11.00元/kg≤0.35mm 14.00元/kg气体氮化,氮化深度≤0.35mm为14.00元/kg＞0.35mm 16.00/kg≤0.15mm 10.00/kg离子氮化氮化深度≤0.35mm 13.00/kg＞0.35mm 15.00/kg氮化包括气体氮化、辉光离子氮化和软氮化，软氮化是一种通俗的叫法，严格的讲，软氮化是一种以渗氮为主的低温氮碳共渗，主要特点是渗速快（2-4h），但渗层薄（一般在0.4以下),渗层梯度陡，硬度并不低，如果是液体氮化，硬度甚至略高于气体氮化。
气体氮化可以做到深渗层，它的硬度梯度缓，比软氮化承受的载荷高，外观漂亮，缺点是周期长，表面有脆性相，一般要有一道精加工（加工余量很小，一般1丝到2丝）。
辉光离子氮化有气体氮化的优点，在0.4㎜渗层以下，渗速比气体氮化快的多，而且表面不会有脆性相，可以局部氮化，缺点是成本略高，对形状复杂或带长孔的工件效果不好。
变形方面应该是辉光离子氮化变形最小，实际中相差很小，很多时候几乎一样。
软氮化实质上是以渗氮为主的低温氮碳共渗，钢的氮原子渗入的同时，还有少量的碳原子渗入，其处理结果与一般气体氮化相比，渗层硬度较氮化低，脆性较小，故称为软氮化。
1、软氮化方法分为：气体软氮化、液体软氮化及固体软氮化三大类。
目前国内生产中应用最广泛的是气体软氮化。
气体软氮化是在含有活性氮、碳原子的气氛中进行低温氮、碳共渗，常用的共渗介质有尿素、甲酰胺、氨气和三乙醇胺，它们在软氮化温度下发生热分解反应，产生活性氮、碳原子。
活性氮、碳原子被工件表面吸收，通过扩散渗入工件表层，从而获得以氮为主的氮碳共渗层。
气体软氮化温度常用560-570℃，因该温度下氮化层硬度值最高。
氮化时间常为2-3小时，因为超过2.5小时，随时间延长，氮化层深度增加很慢。
2、软氮化层组织和软氮化特点：钢经软氮化后，表面最外层可获得几微米至几十微米的白亮层，它是由ε相、γ`相和含氮的渗碳体Fe3（C，N）所组成，次层为的扩散层，它主要是由γ`相和ε相组成。
什么是氮化热处理及详细资料介绍
（1）含铝元素的低合金钢（标準渗氮钢）
（2）含铬元素的中碳低合金钢SAE 4100，4300，5100，6100，8600，8700，9800系。
（3）热作模具钢（含约5％之铬）SAE H11（SKD – 61）H12，H13
（4）肥粒铁及麻田散铁系不锈钢SAE 400系
虽然在各种分解率的氨气下，皆可渗氮，但一般皆採用15～30％的分解率，并按渗氮所需厚度至少保持4～10小时，处理温度即保持在520℃左右。
（4）冷却
大部份的工业用渗氮炉皆具有热交换几，以期在渗氮工作完成后加以急速冷却加热炉及被处理零件。即渗氮完成后，将加热电源关闭，使炉温降低约50℃，然后将氨的流量增加一倍后开始啟开热交换机。此时须注意观察接在排气管上玻璃瓶中，是否有气泡溢出，以确认炉内之正压。等候导入炉中的氨气安定后，即可减少氨的流量至保持炉中正压為止。当炉温下降至150℃以下时，即使用前面所述之排除炉内气体法，导入空气或氮气后方可啟开炉盖。
NH3→〔N〕Fe + 2/3 H2
经分解出来的N，随而扩散进入钢的表面形成。相的Fe2 - 3N气体渗氮，一般缺点為硬化层薄而氮化处理时间长。
气体氮化因分解NH3进行渗氮效率低，故一般均固定选用适用於氮化之钢种，如含有Al，Cr，Mo等氮化元素，否则氮化几无法进行，一般使用有JIS、SACM1新JIS、SACM645及SKD61以强韧化处理又称调质因Al，Cr，Mo等皆為提高变态点温度之元素，故淬火温度高，回火温度亦较普通之构造用合金钢高，此乃在氮化温度长时间加热之间，发生回火脆性，故预先施以调质强韧化处理。NH3气体氮化，因為时间长表面粗糙，硬而较脆不易研磨，而且时间长不经济，用於塑胶射出形机的送料管及螺旋桿的氮化。
硬氮化和软氮化的区别概念
硬氮化和软氮化的区别概念氮化白亮层硬氮化表面白层不可避免地出现ε多相化合物层(Fe2--3N)，脆性大，所以氮化后需将此层磨削去掉软氮化表面的多相化合物白层中没有硬氮化白层中高脆性的Fe2N。
通常白层中的Fe3N与Fe4N约占80%、碳化物约占20%。
该化合物白层即为抗磨层。
所以软氮化必须获得一定白亮层才算合格。
两者氮化的用处一般氮化应用于载荷大，接触疲劳相对要求高的工件，强调深层深度。
而软氮化的作用就是渗速快，一般用于载荷小的工件，渗层要求浅。
两者氮化概念1，硬氮化:学名‘渗氮’，也有人称为常规氮化。
渗入钢表面的是单一的‘氮’元素，在方法上有气体法和离子法等。
对于结构零件通常选用的钢种为含铬、钼、钛、铝等合金元素的专用钢，也有在其它钢种上进行渗氮的，例如不锈钢、模具钢等。
渗氮处理的温度通常在480,540?范围(既要保持工件的心部的调质硬度又要使渗氮层的硬度达到要求值)，处理的时间按照要求深度不同，一般为15,70小时，甚至更长。
渗氮的着眼点是希望获得较深厚度(0.1,0.65mm,也有要求更深一些的)具有高硬度的呈弥散状的合金氮化物层(即扩散层)，对于出现外表层的化合物层(白亮层)则希望尽可能的浅簿，甚至希望没有。
2，软氮化:学名‘氮碳共渗’，早期把苏联(俄罗斯)的液体法翻译为‘低温氰化’。
现在国内流行的有气体法、无(低)毒液体法和离子法。
渗入钢表面的元素以‘氮’为主，同时添加了‘碳’。
碳的加入使表面化合物层(白亮层)的形成和性能得到某些甚至是明显的改善。
这里要强调一下，和渗氮不同的地方是:氮碳共渗的着眼点是希望获得一定厚度(一般为10,20μm，也有要求20μm以上的，目前实验室里据称在碳素钢上曾经达到的厚度为110μm)硬度高、脆性小、没有或很少疏松等性能优良的白亮层，至于次表面的扩散层，按照钢种和使用要求不同虽然有时需要作某些调整，但处于次要地位了。
氮碳共渗的适用广泛，几乎覆盖所有常用钢种和铸铁。
软氮化处理
软氮化是向钢的表面层渗入氮原子的过程，其目的是提高表面硬度和耐磨性，以及提高疲劳强度和抗腐蚀性。
它是利用氨气或含氮原子的有机液体在加热时分解出活性氮原子，被钢吸收后在其表面形成氮化层，同时向心部扩散。
氮化通常利用专门设备或井式渗（氮）碳炉来进行。
适用于各种高速传动精密齿轮、机床主轴（如镗杆、磨床主轴），高速柴油机曲轴、阀门、工具等。
氮化工件工艺路线：锻造－退火－粗加工－调质－精加工－除应力－粗磨－氮化－精磨或研磨（一般情况下氮化后直接使用）。
由于氮化层薄，并且较脆，因此要求有较高强度的心部组织，所以要先进行调质热处理，获得回火索氏体，提高心部机械性能，保证氮化层质量。
钢在氮化后，不再需要进行淬火便具有很高的表面硬度及耐磨性。
氮化处理温度低，变形很小，它与渗碳、感应表面淬火相比，变形小得多。
钢的软氮化：又名氮碳共渗；氮碳共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程，习惯上氮碳共渗又称作氰化。
目前以气体氮碳共渗（即气体软氮化）应用较广。
其主要目的是提高钢的硬度、耐磨性、疲劳强度和抗咬合性.为了缩短氮化周期，并使氮化工艺不受钢种的限制，在近年间在原氮化工艺基础上发展了软氮化和离子氮化两种新氮化工艺。
软氮化实质上是以渗氮为主的低温氮碳共渗，钢的氮原子渗入的同时，还有少量的碳原子渗入，其处理结果与一般气体氮化相比，渗层硬度较氮化低，脆性较小，故称为软氮化。
1、软氮化方法分为：气体软氮化、液体软氮化及固体软氮化三大类。
目前国内生产中应用最广泛的是气体软氮化。
气体软氮化是在含有活性氮、碳原子的气氛中进行低温氮、碳共渗，常用的共渗介质有尿素、甲酰胺、氨气和三乙醇胺，它们在软氮化温度下发生热分解反应，产生活性氮、碳原子。
活性氮、碳原子被工件表面吸收，通过扩散渗入工件表层，从而获得以氮为主的氮碳共渗层。
气体软氮化温度常用560-570℃，因该温度下氮化层硬度值最高。
氮化时间常为2-3小时，因为超过2.5小时，随时间延长，氮化层深度增加很慢。
氮化处理
上世纪70（？）年代英国人提出了一个叫‘氮势’的概念，列出了一个数学表达公式，根据这个公式，计算出氨分解率同炉气氮势的对应关系，从此情况有了突破性的变化，人们开始弄清楚了渗氮的过程是可以控制的。在某一固定温度下，如果炉气的氮势降低到某一数字，不论多长时间都不会在表面形成ε或γ＇相，但氮原子仍然可以渗入钢中（但渗速随着炉气氮势的下降而变慢），这个氮势称为‘临界氮势’，开始生成γ＇相的临界氮势比ε相要低些。这个临界氮势值是温度的函数。实际生产中所用的氮势通常都高于临界值，研究发现，白亮层的开始生成需要一定的时间，在这之前，没有白亮层出现；氮势下降，开始生成白亮层的时间随之延长，也就是说，某一钢牌号，在既定温度下，与渗氮时间相对应的能够生成白亮层有一个最低氮势，这个氮势叫‘门槛值’。如果把炉气的氮势始终控制在门槛值曲线的下方，就可以获得无白亮层的渗氮组织，这就为可控渗氮奠定了基础；现在的计算机技术可以自动跟踪预先设定的氮势值程序，实践证明，可控渗氮的运用可以明显的减薄白亮层的厚度。目前，关于氮势门槛值只有一些零星数据和工厂自己掌握的专有资料，因为钢号―氮势―温度－时间四者之间的排列组合即便经过优选也是相当大的数字，要建立一整套氮势门槛值的数据库和实用的数学模型所需要的试验工作量和花费将是惊人的，恐怕要等好多年。
M2钢软氮化脆性分析
４５ ． ｏ～５ ５ ％ ．ｏ
０ 引言
软氮化是将氮与碳 元素共 同渗入 钢件表 面 的一种化 学 热处理方法 ， 经软氮化处理后可在钢件表面产生硬化层 ， 可大
软氮化处理工艺 ： 在井式渗氮炉中进行软氮 化处理 ：６ ５０℃ × ｒ渗剂 为 ４ｈ ，
ＮＨ３＋ ＣＯ２ 。
１２实 验 分 析 方 法 ．
幅度提高工件的表面硬度 、 耐磨性 、 蚀性 和抗疲 劳 Ｉ 其 耐腐 生，
要 是铁 的碳 氮化合 物 ， 究表明 ， 强 对高速 钢软 氮化工 艺 中碳 渗 荆及渗碳 过 程的 控制 ， 制 其软 氮化胞 陆的重 要 因素 。 ０ － 研 加 是控 一 关 键词 ： 氮化 软 氮化 肫 浊 Ｅ ＭＡ 脉状 （ Ｐ 网状 ） 织 组 。 ｉＩ ｉ ＦＩｉ ０ ≯ 一 ＿ ０ ） Ｊ Ｊ １ ｌ （￣ ： ＿ 一 Ｉ （ ＿ Ｉ Ｉ Ｉ
工艺过程时间短 、 温度低 、 工件变形 小 ， 可广泛运用 于对尺 寸
对经软氮化处理试样 的氮化外 表 面略作磨 削后 作金相 制样观察 ， 同时对其渗层进行金相制样观察 （ １２ 。 图 、）
稳定和变形要求高 、 耐磨 性要求高 的工件制造 。然而 高速 钢软氮化过程 中常出现渗层 的氮 化脆性问题 ， 渗层脆性是 其 衡量渗层 质量优劣的一个重要 指标 ’ 产生脆性 的软氮化渗 ，
率、 提升企业效益是极有意义 的 。
图 １ Ｍ２ 软 氮化 试 样 铜 表 面 金 相 组 织
图２ Ｍ２ 软 氮化 试 样 钢 渗 层 金 相 组 织
１ 实验材料 与实验 过程
１１实验 材 料 及 其处 理 ．
通过 Ｅ ＭＡ一１（ Ｐ ６０型电子探 针对 渗层 进行 背散 射面 扫 ／ 描 （ Ｓ ， Ｎ、 、 Ｃ 、 、ｅＷ 等元 素进行微 区成分 扫 Ｂ Ｅ）对 Ｍｏ Ｖ、ｒＭｎ Ｆ 、 描， 同时对表面层的 Ｗ、 ｏ Ｖ、ｒＮ及 ｃ等 元素进行 面分 布 Ｍ 、 Ｃ、 扫描 ， 总结实验数据。
第四章 钢的热处理及表面强化技术讲解
2．化学镀镍磷
化学镀是指在无外加电流条件下，利用化学方法在金属表面沉积其他金 属或合金的工艺方法。化学镀镍磷合金可提高工件表面的硬度、抗粘着性、 减摩性，从而提高其耐磨性。
2 气相沉积TiN和TiC
气相沉积是指在一定成分的气体中加热至一定温 度，通过化学或物理作用在钢件表面沉积其他金属或 金属化合物的工艺方法。在钢件表面沉积TiN、TiC等 超硬金属化合物，能大大提高其表面的硬度、耐磨性、 耐蚀性和高温抗氧化性。
表 面 热处理
钢加热时的组织转变
钢的预备热处理——退火与正火
钢的最终热处理（一）——淬火与回火 钢的最终热处理（二）——表面热处理 钢的表面强化技术
本 章 要 点
钢的热处理是指将钢在固态下进行 加热、保温和冷却，以获得所需的组织 和性能的工艺方法。通过适当的热处理， 能显著提高钢的力学性能，以满足零件 的使用要求和延长零件的使用寿命；能 改善钢的加工工艺性能（如切削加工性 能、冲压性能等），以提高生产率和加 工质量；还能消除钢在加工（如铸造、 焊接、切削、冷变形等）过程中产生的 残余内应力，以稳定零件的形状和尺寸。
淬火加热后组织 钢种
亚共析钢 Wc≤0.5%
亚共析钢 Wc＞0.5%
淬火温度(℃) Ac3+30～50
Ac3+30～50 Ac1+30～50 Ac1+30～50
残
最终组织 M
M + A残 M + A残 M+Fe3C+A
共析钢 过共析钢
单液淬火 将加热后的零件投入一种冷却剂中冷却至室温。 优点：操作简单，容易实现自动化 缺点：易产生淬火缺陷， 水中淬火易产生变形和 裂纹，油中淬火易产生硬度不足或硬度不均匀等 现象。 应用：碳钢一般用水作冷却介质，合金钢可用油 作冷却介质。
38CrMoAlA是最常用的氮化钢
38CrMoAlA是最常用的氮化钢,热处理工艺通常为调质+氮化(或软氮化)
优点: 预先热处理采用调质，以保证心部强韧性，最终氮化处理，调质后可获得综合性能(强度和韧性等)良好的机械性能,氮化或软氮化后表面获得很高的表面硬度(800HV(0.1)min),提高耐磨性为主要目的.
调质工艺:900~940度,油淬,回火温度600~650度,通常时间为1~2小时(视零件大小而定或再延长时间)
这里提供软氮化工艺:共渗温度570~580度,时间2~3小时.可获得约0.2~0.3mm深的全氮化层,10~10um的化合物层
38CrMoAlA和45号钢都属于结构钢；38CrMoAlA属于合金结构钢，45号钢属于碳素结构钢，由于38CrMoAlA含有合金元素，当然要比45号钢贵。
38CrMoAlA是一种专用氮化钢，一般在机床主轴等地方用的比较多,氮化前要进行调质处理,经氮化处理处硬度相当高，硬度在
HV800以上,硬化层可以达到0.30mm~0.5mm,硬度，耐磨性比45号钢要好多了，但价格也比45#钢高。
38CrMoAlA氮化处理后不脆，除非产生氮化缺陷，但其耐高温性能一般，但比45#钢要好得多。
你如果需要耐高温，可以选择耐热钢，38CrMoAlA经氮化后最主要的优点是耐磨。
另外，如在38CrMoAlA工件再次喷涂合金的话，工件硬度会更高，寿命更长。
钢的热处理考试知识点
钢的热处理1、钢的热处理工艺主要有几种退火、淬火、正火、回火、外表热处理2、什么是同素异构转变、多形性转变同素异构转变：纯金属在温度和压力变化时，由某一种晶体结构转变为另一种晶体结构的过程称为同素异构转变。
多形性转变：在固溶体中发生的由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的过程称为多形性转变。
3、奥氏体及其结构特点奥氏体是碳在γ-Fe中的间隙固溶体，具有面心立方结构。
奥氏体的面心立方结构使其具有高的塑性和低的屈服强度，在相变过程中容易发生塑性变形，产生大量位错或出现孪晶，从而造成相变硬化和随后的再结晶、高温下经历的反常细化以及低温下马氏体相变的一系列特点。
4、共析碳钢在加热转变时，奥氏体优先形核位置及原因奥氏体的形核1〕球状珠光体中：优先在F/Fe3C界面形核2〕片状珠光体中：优先在珠光体团的界面形核,也在F/Fe3C片层界面形核奥氏体在F/Fe3C界面形核原因：(1) 易获得形成A所需浓度起伏，结构起伏和能量起伏.(2) 在相界面形核使界面能和应变能的增加减少。
△G = -△Gv + △Gs + △Ge△Gv—体积自由能差，△Gs —外表能，△Ge —弹性应变能5、珠光体向奥氏体转变的三阶段，并说明为什么铁素体完全转变为奥氏体后仍然有一局部碳化物没有溶解？〔1〕奥氏体的形核；〔2〕奥氏体的长大；〔3〕剩余碳化物的溶解和奥氏体成分的均匀化；奥氏体长大的是通过γ/α界面和γ/Fe3C界面分别向铁素体和渗碳体迁移来实现的。
由于γ/α界面向铁素体的迁移远比γ/Fe3C界面向Fe3C的迁移来的快，因此当铁素体已完全转变为奥氏体后仍然有一局部渗碳体没有溶解。
6、晶粒度概念奥氏体本质晶粒度：根据标准试验方法，在930±10°C保温足够时间后测得的奥氏体晶粒大小。
奥氏体起始晶粒度：在临界温度以上，奥氏体形成刚刚完成，其晶粒边界刚刚相互接触时的晶粒大小奥氏体实际晶粒度：在某一加热条件下所得的实际奥氏体晶粒大小。
20钢氮化退氮温度
20钢氮化退氮温度
钢的氮化退氮温度是指在加工或制备钢材过程中，通过控制温
度来使钢材中的氮元素发生退化或者氮化的过程。
这个温度取决于
钢材的具体成分、热处理工艺和所需的性能。
一般来说，钢材的氮
化退氮温度通常在500°C至600°C之间。
在具体的工业生产中，钢的氮化退氮温度需要根据具体的合金
成分和工艺要求来确定。
一般来说，通过在一定温度下进行氮化处理，可以使钢材表面形成一定厚度的氮化层，从而提高钢材的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能。
而在退氮过程中，通过控制温度可以使钢材
中的氮元素析出或扩散到表面以外的位置，从而改变钢材的组织结
构和性能。
总的来说，钢的氮化退氮温度是一个非常重要的工艺参数，需
要根据具体的钢材合金成分和要求来确定，以确保钢材具有所需的
性能和品质。
同时，在实际生产中，还需要结合其他工艺参数和设
备条件来综合考虑，以达到最佳的处理效果。
软氮化原理浅析课件
温度
氨气流量
钢铁中的合金元素对软氮化效果也有影响，如铬、镍 等元素可以提高氮化层的耐磨性和耐腐蚀性。
钢铁成分
氨气流量是影响软氮化效果的重要因素之一，流量过 小会使反应不充分；流量过大则可能引起局部过热， 导致氮化物粗大。
03
CATAL表面的油污、锈迹和杂 质，确保零件表面的清洁度。
智能化与自动化
结合先进的信息技术和制造技术，实现软 氮化过程的自动化和智能化控制，提高生 产效率。
THANKS
感谢观看
使用表面粗糙度仪测量软氮化 层的表面粗糙度，评估其光洁 度和摩擦性能。
化学成分分析
通过光谱分析或化学滴定等方 法，测定软氮化层中的氮、碳 等元素含量，了解其化学成分
和浓度分布。
软氮化质量控制措施
01
02
03
04
控制温度
保持炉温稳定，避免温度波动 ，以确保软氮化层的均匀性和
质量。
控制时间
根据工艺要求，合理控制软氮 化时间，以保证软氮化层达到
如铜、铝等金属材料也可以进行软 氮化处理，以提高其综合性能。
软氮化材料的选用原则
根据用途选择材料
考虑经济效益
不同的用途需要不同性能的金属材料 ，因此需要根据具体用途选择适合的 金属材料进行软氮化处理。
在选择软氮化设备和材料时，需要考 虑经济效益，选择性价比高的设备和 材料，以降低生产成本。
根据工艺要求选择设备
当前研究与应用
目前，软氮化技术已成为一种成熟的表面处理技术，在许多 领域得到广泛应用。同时，随着新材料和新能源的发展，软 氮化技术也在不断创新和拓展，为新技术的应用提供了有力 支持。
软氮化技术的应用领域
汽车工业
软氮化处理广泛应用于汽车发动机、变速器和底盘等关键 部件，提高其耐磨性和耐腐蚀性，延长使用寿命。
软氮化的‘白亮层’
软氮化的‘白亮层’作者：hezj钢的氮碳共渗（软氮化）中，获得厚度不到一根头发粗、薄薄如纸的白亮层，隐藏着许多的秘密。
一方面在工程上获得广泛应用，也留下许多谜团。
下面仅就这个问题说说个人的一些看法。
一，白亮层的优缺点及其应用１，渗氮和铁素体氮碳共渗时，对碳素钢而言，钢表面有一层化合物层，相结构为γ，、ε、ε＋γ，三种基本形式；奥氏体氮碳共渗快冷时，临近化合物层下面还有一层含氮碳奥氏体的淬火层，相结构为M+A。
这种两种属性不同表面层，在弱酸性溶液中短时间浸蚀时抗蚀能力优于普通钢的基体组织，金相组织检查时，基体组织腐蚀出来后，仍然保持着为白色或灰白色，故称为‘白亮层’。
２，化合物白亮层，具有较高的硬度和良好的热硬性、较好的抗大气和淡水腐蚀性能和较低的摩擦系数。
含氮碳奥氏体淬火层具有中等硬度（可时效硬化）、耐磨性和耐蚀性（淬火态）都优于化合物层，其塑性也较高。
两种白亮层都有同样的问题，其内部的相结构不同，性能上而有所差别。
３，白亮层也有不足之处，单簿、脆性较大、怕酸、抗蚀性有限。
在应用上，选择有所侧重，通常按三个方面，即高耐磨性与抗疲劳性；较高抗蚀性与耐磨性；良好的滑动摩擦与减摩性。
同时要与钢牌号的选择相结合，优化组合达到工程上的不同要求。
所以，不要以为白亮层的优点是万能的，通用的，不讲条件的。
学以致用，掌握此门技术只是第一步，用好则是一种艺术。
４，化合物白亮层在通常渗氮的合金钢工件上，是否有利，要看使用条件。
对于局部承载力很大的零件，白亮层是有害的东西。
由于容易压碎而剥落，碎片将加速零件表面的磨损、划伤，使零件过早失效，还有可能散落到其他组件上造成事故。
尤其是高可靠性的精密机械，对化合物白亮层的厚度有严格的限制，甚至要求完全没有白亮层。
这时，扩散层（内氮化层）才是设计所需要的。
近代兴起的可控氮化技术，就是针对这个问题发展起来的。
可控氮化技术可以做到3～5μm以下（单相γ，），乃至无化合物层。
这是渗氮技术上的重大突破。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
钢的热处理--软氮化
为了缩短氮化周期，并使氮化工艺不受钢种的限制，在近一、二十年间在原氮化工艺基础上发展了软氮化和离子氮化两种新氮化工艺
软氮化实质上是以渗氮为主的低温碳氮共渗，钢的氮原子渗及的同时，还有少量的碳原子渗入，其处理结果与前述一般气体氮相比，渗层硬度较低，脆性较小，故称为软氮化。
1.软氮化方法，软氮化方法分为气体软氮化和液体软氮化两大类。
目前国内生产中应用最广泛的是气体软氮化。
<,br>气体软氮化是在含有活性碳、氮原子的气氛中进行低温碳、氮共渗，常用的共渗介质有尿素、甲酰胺和三乙醇胺，它们在软氮化温度下发生热分解反应，产生活性碳、氮原子。
活性碳、氮原子被工件表面吸收，通过扩散渗入工件表层，从而获得以氮为主的碳氮共渗层。
气体软氮化温度常用560-570℃，因该温度下氮化层硬度值最高。
氮化时间常为2-3小时，因为超过2.5小时，随时间延长，氮化层深度增加很慢。
2.软氮化层组织和软氮化特点：钢经软氮化后，表面最外层可获得几微米至几十微米的白层，它是由ε相、γ`相和含氮的渗碳体Fe3（C，N）所组成，次层为0。
3-0。
4毫米的扩散层，它主要是由γ`相和ε相组成。
软氮化具有以下特点：
(1)处理温度低，时间短，工件变形小。
(2)不受钢种限制，碳钢、低合金钢、工模具钢、不锈钢、铸铁及铁基粉未冶金材料均可进行软氮化处理。
工件经软氮化后的表面硬度与氮化工艺及材料有关。
3.能显著地提高工件的疲劳极限、耐磨性和耐腐蚀性。
在干摩擦条件下还具有抗擦伤和抗咬合等性能。
4.由于软氮化层不存在脆性ξ相，故氮化层硬而具有一定的韧性，不容易剥落。
因此，目前生产中软氮化巳广泛应用于模具、量具、高速钢刀具、曲轴、齿轮、气缸套等耐磨工件的处理。
应注意的是，气体软氮化目前存在问题是表层中铁氮化合物层厚度较薄（0.01-0.02mm），且氮化层硬度梯度较陡，故不宜在重载条件下工作。
另外，在氮化过程中，炉中会产生HCN这种有毒气体，因此生产中要注意设备的密封，以免炉气漏出污染环境。