氮化基本原理及操作指南

氮化基本原理及操作指

南

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氮化基本原理及操作指南（仅供参考）

一、概论：

1 、氮化就是把氮渗入钢件表面，形成富氮硬化层的化学热处理过程。

2 、氮化处理：氮化处理是利用氨在一定温度下（500 一600 ℃），所分解的

活性氮原子向钢的表面层渗透扩散而形成铁氮合金，从而改变钢件表面机械性能（增强耐磨性，增加硬度，提高耐蚀性等）和物理、化学性质。3 、氮化过程：氮化共有三个过程：

( 1 ）氨的分解

随着温度的升高，氨的分解程度加大，生成活性氮原子。

2NH3 →6H + 2 [ N 〕

( 2 ）吸收过程

钢表面吸收氮原子，先溶解形成氮在Q 一Fe 中的饱和固溶体，然后再形成氮化物。

2mFe + 2 [ N 〕→2FemN

( 3 ）扩散过程

氮从表面饱和层向钢内层深处进行扩散，形成一定深度的氮化层。

二、工件如何进行氮化

1 、组织准备

氮化工件在氮化前，必须具有均匀一致的组织，否则氮化层质量不高，通常都是采用调质、（淬火）处理来作为预备热处理。

2 、气密性检查

氮化前应对加热炉、氮化罐和整个氮化系统的管道接头处进行气密性检查，保证氨气不漏和在管路中的畅通无阻。

3 、工件工作面的抛光清洁

要求氮化的表面要经过认真的打磨抛光（像镜面一样）及仔细的检查，氮化表面应无油迹、锈蚀、尖角、毛刺、碰伤和洗涤不掉的脏物，对于非氮化面要检查防护镀层是否完整。要氮化前清洗零件≤2 小时，先用干净棉纱擦净油污，再用汽油、酒精或四氯化碳等清洗，也可用稀盐酸或10 ％碳酸钠（N 今C03 ）沸腾的溶液中去油，一般在溶液中煮沸8 一10 分钟，然后用清水反复洗涤。另外组织吹干、擦千。装炉时，对于易变形零件，如杆件，最好垂直吊挂在罐中。

4 、防止工件局部氮化

有些工件某些部位不需要氮化，可以用以下几种方法加以防止。

( 1 ）镀金属法a , b （略）

( 2 ）涂料法a , b , c , d （略）

5 、通入氨气前应注意事项

( 1 ）氨气（液氨）：要求水、油总含量≤0 . 2 % ，氨（NH3 ）含量≥99 . 8 ％。( 2 ）保证氨的充足供应量，以利氮化（每公斤液氨每小时可使工件表面积氮化15平方米）。

( 3 ）进行设备的漏气检查

氨气混合在空气中对人的健康有极大的危害，同时氨在空气中分布过多时（空气中混有10 一25%) ，一遇到火便会引起燃烧。故氮化房内严禁吸烟。

( 4 ）检查漏气

①用酚酞试纸浸湿后放在怀疑的漏气处，试纸变为红色就证明漏气现象。

②用盐酸棒蘸，产生白色烟雾。③硫磺棒，产生白烟等方法。

三、氮化过程的操作

1 、升温

用挂具将零件和试样装入罐中，封闭炉盖。对于有风扇的氮化炉可将风扇打开，把氨气瓶中液氨经过减压阀，通过氨柜（氨气干燥柜）通入炉内，流量在500 一15O0L /

h ，使进气压力达到20 一100mmH2O（或200 一1000P ) ( U 型压力计如何使用：把水注入U 型压力计中，把炉盖上炉气接入U 型压力计一个接口，炉内有压力就会形成一个水压差，其差值就是炉压：毫米水柱。用氨气将氮化罐和管道中的空气充分排出稀释。当罐内空气量< 5 ％左右或分解率为零时才允许升温。这时可降低氨气流量，维持炉内有一定的正压，保证零件不被氧化即可。

在升温过程中，对于不复杂的、变形要求不严的零件，升温速度可不控制；对形状较复杂、易变形的零件，如大齿轮等，可采用阶梯升温方法，以减少零件的变形。

当护温为450 ℃左右时，就要拉制升温速度，不要太快，以免造成保温初期超温现象。同时，应加大氨气流量，使分解率控制在工艺要求的下限。这样，到温后分解率就会保持在要求的范围内，以便零件吸收氮原子，迅速提高表面层的氮浓度。在到温前5 一10 ℃时或到温初期，都应校正温度。氮化温度以罐内温度为标准

2 、保温

当氮化罐内达到要求温度时，氮化过程就进入保温阶段。根据氮化工艺规范，调节氨气流量，保持温度和分解率的正确和稳定。氮化工艺可根据情况采用等温氮化、二段氮化或兰段氮化。保温初期，当测得分解率在要求范围时，记下此时的氨气进气和排气压力。在保温过程中，应尽量保持压力不变，同时每隔半小时至一小时测量氨气分解率一次。并将氨气分解率及其相应的氮化温度、炉压等一起记录下来。

此外，还要经常观察炉温控制系统和风扇运转是否正常；进气及排气压力是否稳定；火焰颜色、火焰长度及稳定性。炉内工作情况，通常由流量计、压力计和冒泡瓶反映出来。

在操作过程中，若发现氮化罐和炉内管道焊缝破裂漏气时，要立即停电降温，重新换罐装炉。

3 、冷却

保温结束、停电降温时，必须继续通氨气，保持炉罐有一定的正压，防止空气进入使零件表面产生氧化色。

对于一般零件，当罐内温度降到450 ℃以下时，可将炉门打开加速冷却。对变形要求较严的零件，可随炉降炉。当罐内的温度降到200 ℃及200 ℃以下时（视工件大小摆放），便可停风扇，断绝供给氨气。过一段时间然后打开炉盖，取出零件及试样，进行氮化层的质量检查，必要时检查零件的变形量。

四、氮化操作应注意的五个方面：

1 、在氮化过程中除了保证炉温均匀一致和固定不变外，应集中注意氨的分解率，而氨的水柱高和流量只作为校正的参考。

2 、注意钢瓶内存留的液氨量，以保证氮化的顺利进行，称重差数即为液氨的重量（正在氮化时，可用手在筒外壁测试，手感冷的位置线以下即为液氨储量）。

3 、氨的分解率水测瓶（俗称泡泡瓶）使用300 一400 次后，由于氨的影响，会使水测瓶壁发生白色乳状细小粉末，用10v0 盐酸溶液清洗，以保证分析器的清晰。

4 、输氨管、系统中管子的接头处，应用橡皮或锡做成垫圈。

5 、氮化罐内的吊钩等物如用普通钢作成的最好镀镍后再用，否则会发脆。

五、操作中可能出现的问题与补救方法：