模具钢渗氮层金相分析 PPT
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图中有两个共析反应：γ→α+Fe4N（ γ’）； ε→γ+γ’
模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
3、气体渗氮工艺
工艺路线：锻造→正（退）火→粗加工→调质→精加工→去应力退火→粗磨 →氮化（→精磨）。
气体渗氮分为三种：等温渗氮（一段氮化）、二段氮化、三段氮化。
1）等温氮化：
前20h是表面形成氮化物阶段,采用低 氨分解率使表面迅速吸收大量氮原子并使 表面形成弥散度大的氮化物提高表面硬度。
①将上一步样品放大至1000×， 上下白亮层各拍取一张照片； ②通过测量软件，每张照片各测 取三个白亮层厚度。
注：我们做模具钢渗氮层分析，不 一定有白亮层存在，如没有实验过 程中可省略这一步。
模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
4、脆性等级
①将完成上述三步的样品去掉镶样层，清洗 渗氮面； ②选取一个氮化面，在维氏硬度计上用 10kgf，保荷时间为10s，随机打三个硬度 点； ③到显微镜下放大100×观察此三个硬度点， 拍取三张照片并对照标准进行判级。
气体渗氮：是把工件放入密封容器中，通以流动的氨气并加热，保温较长 时间后，氨气热分解产生活性氮原子，不断吸附到工件表面，并扩散渗入 工件表层内，从而改变表层的化学成分和组织，获得优良的表面性能。
2、原理
渗入钢中的氮由表及里与铁形成不同含氮量的氮化铁，同时与钢中的其 它合金元素结合形成各类氮化物。这些氮化物具有很高的硬度、热稳定 性和很高的弥散度，因而可使渗氮后的钢件得到高的表面硬度、耐磨性、 耐腐蚀能力等。
模具钢渗氮工艺基础知识
2、渗氮层氮化物检验
将拍完渗氮层深度的样品放大至500×观察 其扩散层氮化物，参照渗氮层氮化物级别 图进行评定 。
模具钢渗氮层的金相分析
模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
3、白亮层检测
（是指渗氮工件表层的ξ相、ε相和γ’相或其中的一相或两相所组成的化合物层，故又称 为化合物层或化合层。因其不易为普通腐蚀剂所着色，在显微镜下呈白亮状态而得名。其 可以提高零件的抗蚀性，但具有一定的脆性，容易造成表面剥落。）
第一阶段使工件表面形成弥散度高的氮化 物。 第二阶段加速氮在钢中的扩散，增加氮化 层深度，在第二阶段稍提高温度，氮化物 不会显著聚集长大，因此硬度下降不多， 而且可使氮化层的硬度分布趋于平缓。
优点：可在保证较高硬度的前提下缩短氮 化时间，硬度梯度平缓，且可以减薄表面 的白亮脆性化合物，因此在生产上广泛用 于要求渗氮层较深的零件，如磨床主轴。
5、检测中常见问题分析
1）渗氮层不均匀
主要原因有： 装炉方式不合理；气压调节不当；渗氮处理期间温度不均匀； 炉内 气流不合理。
2）出现脉状或网状氮化物 其形成机理尚无定论，一般认为与合金元素在晶界偏聚及氮原子的扩散有关。因 此，控制合金元素偏聚的措施均有利于减轻脉状氮化物的形成。工艺参数方面， 渗氮温度越高，保温时间越长，越易促进脉状组织的形成，如工件的棱角处，因 渗氮温度相对较高，脉状组织比其它部位严重得多。
注：其中2点以上处于相同级 别时，才能定级，否则 ，需重 复测定1次。
模具钢渗氮工艺基础知识
5、显微硬度
①选取一个粗糙度较小的渗氮面，将 维氏硬度计设置力值为0.5kgf，保荷 时间为15s； ②每个试样打取三个硬度值，并做好 记录。
模具钢渗氮层的金相分析
模具钢渗氮工艺基础知识
wenku.baidu.com模具钢渗氮层的金相分析
模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
铁和氮在不同的条件下可以形成五个相， 如右图：
① α相。氮在α-Fe中的间隙固溶体。 ②γ相。氮在γ-Fe中的间隙固溶体即含氮奥 氏体。 ③γ’相。成分可变的间隙相。于680℃以上 将发生分解，并溶于ε相中。 ④ ε相。一种成分可变的氮化物，它是以氮 化物Fe（2~3）N为基的固溶体。 ⑤ζ相。是以Fe2N化合物为基的间隙固溶体。 性脆，在500℃以上转变为ε相。
模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
1、渗氮层深度及渗氮层不均匀性(从表面至与基体组织有明显分界为
止的距离为渗氮层深度）。
1）硬度法
采用维氏硬度 ，试验力规定 2.94N(O.3kgf) ， 从 试样表面测至比基体维氏硬度值高50H V 处的垂 直距离为渗氮层深度。
2）金相法
① 镶样保护上下两渗氮面，即渗氮检测面截 面为金相观察检测面； ②预磨抛光并用4%硝酸酒精浅侵蚀（观察表面变色即可，如不清晰可重复侵蚀）； ③置于显微镜上，用100×或者200×观察，上下渗氮层各拍取一张照片； ④使用测量软件，每张照片测五个深度，需包括照片中的最大最小深度。
模具钢渗氮层的金相分析
38CrMoAl三段氮化工艺
三种氮化工艺所得渗氮层比较：
表面硬度：等温氮化>二段氮化>三段氮化 渗氮层深度：三段氮化>二段氮化>等温氮化
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
RN2-25-6氮化炉
第二部分
渗氮层的金相分析
GB/T 11354-2005 钢铁零件渗氮层深度测定和金相组织检验
模具钢渗氮层的金相分析 38CrMoAl二段氮化工艺
模具钢渗氮工艺基础知识
3）三段氮化：
三段氮化基于二段氮化，特点是提高第二 阶段的温度来进一步缩短氮化速度，达到 一定的氮化深度后再将温度降至相当于第 一阶段的温度或稍高的温度继续氮化，使 表层氮达到最佳浓度，而不致使表面硬度 过低。 缺点：工艺过程不太容易控制，尤其是在 硬度和变形量方面容易出现超差，所以在 生产应用上收到一定的限制。
模具钢渗氮层金相分析
第一部分 模具钢渗氮工艺基础知识
第二部分 模具钢渗氮层的金相分析 CONTANTS
第一部分
渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
1、定义
渗氮：是在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工 艺。常见的渗氮方式有：液体渗氮、离子渗氮、气体渗氮。
第二阶段是表层氮原子向内扩散,增 加渗层厚度.为了降低氮化层脆性,在氮化 结束前2h进行退氮处理,使氮继续向内层扩 散,以降低表面的氮浓度。
等温氮化操作简单、变形小，但氮化 时间长，生产效率低，且氮化后表面往往 有“白亮层”产出，有时还有疏松层。
38CrMoAl等温氮化工艺
模具钢渗氮工艺基础知识
2）二段氮化：
模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
3、气体渗氮工艺
工艺路线：锻造→正（退）火→粗加工→调质→精加工→去应力退火→粗磨 →氮化（→精磨）。
气体渗氮分为三种：等温渗氮（一段氮化）、二段氮化、三段氮化。
1）等温氮化：
前20h是表面形成氮化物阶段,采用低 氨分解率使表面迅速吸收大量氮原子并使 表面形成弥散度大的氮化物提高表面硬度。
①将上一步样品放大至1000×， 上下白亮层各拍取一张照片； ②通过测量软件，每张照片各测 取三个白亮层厚度。
注：我们做模具钢渗氮层分析，不 一定有白亮层存在，如没有实验过 程中可省略这一步。
模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
4、脆性等级
①将完成上述三步的样品去掉镶样层，清洗 渗氮面； ②选取一个氮化面，在维氏硬度计上用 10kgf，保荷时间为10s，随机打三个硬度 点； ③到显微镜下放大100×观察此三个硬度点， 拍取三张照片并对照标准进行判级。
气体渗氮：是把工件放入密封容器中，通以流动的氨气并加热，保温较长 时间后，氨气热分解产生活性氮原子，不断吸附到工件表面，并扩散渗入 工件表层内，从而改变表层的化学成分和组织，获得优良的表面性能。
2、原理
渗入钢中的氮由表及里与铁形成不同含氮量的氮化铁，同时与钢中的其 它合金元素结合形成各类氮化物。这些氮化物具有很高的硬度、热稳定 性和很高的弥散度，因而可使渗氮后的钢件得到高的表面硬度、耐磨性、 耐腐蚀能力等。
模具钢渗氮工艺基础知识
2、渗氮层氮化物检验
将拍完渗氮层深度的样品放大至500×观察 其扩散层氮化物，参照渗氮层氮化物级别 图进行评定 。
模具钢渗氮层的金相分析
模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
3、白亮层检测
（是指渗氮工件表层的ξ相、ε相和γ’相或其中的一相或两相所组成的化合物层，故又称 为化合物层或化合层。因其不易为普通腐蚀剂所着色，在显微镜下呈白亮状态而得名。其 可以提高零件的抗蚀性，但具有一定的脆性，容易造成表面剥落。）
第一阶段使工件表面形成弥散度高的氮化 物。 第二阶段加速氮在钢中的扩散，增加氮化 层深度，在第二阶段稍提高温度，氮化物 不会显著聚集长大，因此硬度下降不多， 而且可使氮化层的硬度分布趋于平缓。
优点：可在保证较高硬度的前提下缩短氮 化时间，硬度梯度平缓，且可以减薄表面 的白亮脆性化合物，因此在生产上广泛用 于要求渗氮层较深的零件，如磨床主轴。
5、检测中常见问题分析
1）渗氮层不均匀
主要原因有： 装炉方式不合理；气压调节不当；渗氮处理期间温度不均匀； 炉内 气流不合理。
2）出现脉状或网状氮化物 其形成机理尚无定论，一般认为与合金元素在晶界偏聚及氮原子的扩散有关。因 此，控制合金元素偏聚的措施均有利于减轻脉状氮化物的形成。工艺参数方面， 渗氮温度越高，保温时间越长，越易促进脉状组织的形成，如工件的棱角处，因 渗氮温度相对较高，脉状组织比其它部位严重得多。
注：其中2点以上处于相同级 别时，才能定级，否则 ，需重 复测定1次。
模具钢渗氮工艺基础知识
5、显微硬度
①选取一个粗糙度较小的渗氮面，将 维氏硬度计设置力值为0.5kgf，保荷 时间为15s； ②每个试样打取三个硬度值，并做好 记录。
模具钢渗氮层的金相分析
模具钢渗氮工艺基础知识
wenku.baidu.com模具钢渗氮层的金相分析
模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
铁和氮在不同的条件下可以形成五个相， 如右图：
① α相。氮在α-Fe中的间隙固溶体。 ②γ相。氮在γ-Fe中的间隙固溶体即含氮奥 氏体。 ③γ’相。成分可变的间隙相。于680℃以上 将发生分解，并溶于ε相中。 ④ ε相。一种成分可变的氮化物，它是以氮 化物Fe（2~3）N为基的固溶体。 ⑤ζ相。是以Fe2N化合物为基的间隙固溶体。 性脆，在500℃以上转变为ε相。
模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
1、渗氮层深度及渗氮层不均匀性(从表面至与基体组织有明显分界为
止的距离为渗氮层深度）。
1）硬度法
采用维氏硬度 ，试验力规定 2.94N(O.3kgf) ， 从 试样表面测至比基体维氏硬度值高50H V 处的垂 直距离为渗氮层深度。
2）金相法
① 镶样保护上下两渗氮面，即渗氮检测面截 面为金相观察检测面； ②预磨抛光并用4%硝酸酒精浅侵蚀（观察表面变色即可，如不清晰可重复侵蚀）； ③置于显微镜上，用100×或者200×观察，上下渗氮层各拍取一张照片； ④使用测量软件，每张照片测五个深度，需包括照片中的最大最小深度。
模具钢渗氮层的金相分析
38CrMoAl三段氮化工艺
三种氮化工艺所得渗氮层比较：
表面硬度：等温氮化>二段氮化>三段氮化 渗氮层深度：三段氮化>二段氮化>等温氮化
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
RN2-25-6氮化炉
第二部分
渗氮层的金相分析
GB/T 11354-2005 钢铁零件渗氮层深度测定和金相组织检验
模具钢渗氮层的金相分析 38CrMoAl二段氮化工艺
模具钢渗氮工艺基础知识
3）三段氮化：
三段氮化基于二段氮化，特点是提高第二 阶段的温度来进一步缩短氮化速度，达到 一定的氮化深度后再将温度降至相当于第 一阶段的温度或稍高的温度继续氮化，使 表层氮达到最佳浓度，而不致使表面硬度 过低。 缺点：工艺过程不太容易控制，尤其是在 硬度和变形量方面容易出现超差，所以在 生产应用上收到一定的限制。
模具钢渗氮层金相分析
第一部分 模具钢渗氮工艺基础知识
第二部分 模具钢渗氮层的金相分析 CONTANTS
第一部分
渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
1、定义
渗氮：是在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工 艺。常见的渗氮方式有：液体渗氮、离子渗氮、气体渗氮。
第二阶段是表层氮原子向内扩散,增 加渗层厚度.为了降低氮化层脆性,在氮化 结束前2h进行退氮处理,使氮继续向内层扩 散,以降低表面的氮浓度。
等温氮化操作简单、变形小，但氮化 时间长，生产效率低，且氮化后表面往往 有“白亮层”产出，有时还有疏松层。
38CrMoAl等温氮化工艺
模具钢渗氮工艺基础知识
2）二段氮化：