氮化基本原理及操作指南

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铸铁氮化的原理和作用

铸铁氮化的原理和作用
您好,铸铁氮化的原理和作用是一个很好的冶金技术讨论话题。

我将尽可能详尽且避免重复地为您阐述:
1. 首先,铸铁氮化是将氮气导入熔融铸铁中,使之吸收氮原子的一个冶金工艺过程。

2. 氮原子可以插入铸铁的八面体孔隙中,形成铁碳氮化物,提高铸铁的强度和硬度。

这是利用了氮化物增强机制。

3. 氮化铸铁冶炼需要控制好温度参数,通常在1300-1400C进行,保证氮气可以充分扩散溶解。

4. 还需控制冶炼时间,过长时间的维持会使铸铁中的碳发生氧化消耗,降低效果。

5. 氮化程度取决于吸收的氮量,需要控制氮气流量及反应时间,优化氮化工艺参数。

6. 氮化后的铸铁機械性能提高,延性增强,耐磨耐蝕性能增强。

广泛应用于强度和耐磨要求较高的场合。

7. 但是氮化也会导致铸铁脆性增大和塑性下降,使用时应充分考虑这一缺点。

8. 综上,掌握铸铁氮化的原理和适宜工艺,可以获得性能优异的工程材料,拓宽铸铁的应用范围。

衷心感谢您提出这个讨论话题,使我系统回顾和总结了铸铁氮化技术的相关知识,并对continuing education 起到鞭策作用。

非常乐意继续就相关冶金或材料技术问题与您交流讨论。

氮化工艺及操作方法

氮化工艺及操作方法
氮化工艺是一种通过在材料表面上形成氮化层的方法，常用于增加材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀能力。

下面是氮化工艺的一般操作方法：
1. 准备工作：将需要进行氮化处理的材料进行清洗和去油处理，确保表面干净。

2. 装载材料：将清洗过的材料放入氮化炉中，注意避免材料之间的接触。

3. 创建氮化气氛：将氮化炉加热至适当温度，同时通入氮气或氨气，以产生合适的氮化气氛。

4. 加热处理：将材料在氮化气氛中加热至适当温度，使其表面发生化学反应形成氮化层。

加热时间和温度根据材料类型和所需的氮化层厚度而定。

5. 性能调节：根据需要，可以在氮化过程中进行一些特殊处理，如控制温度变化、添加特殊气体等，以调节氮化层的性能。

6. 冷却：在氮化过程结束后，将材料逐渐冷却到室温。

7. 检测和分析：对氮化后的材料进行检查和分析，以确保氮化层的质量和性能满足要求。

需要注意的是，氮化工艺的操作方法会根据具体的材料和氮化要求而有所不同，以上是一般的操作流程。

在实际操作中，应根据具体情况采取恰当的措施和控制参数，以确保氮化效果的稳定和一致性。

氮化基本原理及操作指南

氮化基本原理及操作指南氮化是一种化学反应，其中氨气在高温条件下与金属反应生成相应的金属氮化物。

氮化是一种常用的合成方法，可用于制备具有特殊性质的金属氮化物材料。

本文将介绍氮化的基本原理和操作指南。

一、氮化的基本原理：氮化反应的基本原理是通过氨气和金属的反应，生成相应的金属氮化物。

氨气（NH3）是一种含有氮原子的无机化合物，它具有较高的还原性。

金属在高温下与氨气反应时，氨气提供的氮原子与金属表面的空位结合，生成金属氮化物。

氮化反应一般在高温下进行，通常需要使用高温炉或其他加热设备。

二、氮化的操作指南：1.实验设备准备：（1）氮化炉：一般使用高温炉或热处理炉进行氮化反应。

炉内应有恒温控制装置，可将温度保持在所需的氮化温度范围内。

（2）反应容器：使用合适的金属容器来承载金属样品和氨气，一般选择可耐高温和氨气腐蚀的材料，如石英管。

（3）氨气源：使用高纯度的氨气供应。

建议在氨气通入反应容器前进行气体净化处理。

（4）其他实验装置：炉外温度监测仪器、气体流量计等。

2.操作流程：（1）样品准备：将要氮化的金属样品切成适当的尺寸，保证与氨气充分接触。

样品表面应保持干燥和清洁，以防止杂质的影响。

（2）氨气通入：打开氨气源，通过适当的气体流量控制装置将氨气引入反应容器中。

通常初始气体流量设置较小，然后逐渐增加，直至达到所需反应条件。

（3）温度控制：将反应容器放入预热好的氮化炉中，启动恒温控制装置，控制温度在所需范围内。

反应温度一般在500℃以上，但具体温度取决于所需氮化物的种类和性质。

（4）反应时间：根据具体反应物和反应条件，确定所需的氮化时间。

一般情况下，需要较长时间才能充分完成氮化反应。

在反应过程中，需定期检查反应进展情况。

（5）反应结束：将反应容器从炉中取出，关闭氨气源。

待反应容器冷却后，取出样品进行分析和测试。

三、氮化反应的注意事项：1.安全操作：氮化反应通常在高温下进行，需注意安全操作。

避免与高温部分直接接触，同时采取防护措施，如戴上耐高温手套、护目镜等。

热处理工艺中的氮化处理及其应用

热处理工艺中的氮化处理及其应用热处理工艺是一种通过加热和冷却来改变物体性质的方法，常用于金属材料的加工和改进。

在热处理工艺中，氮化处理作为一种重要的方法广泛应用于各个领域。

本文将全面介绍氮化处理的基本原理、方法和应用。

一、氮化处理的基本原理氮化处理是通过在金属材料表面引入氮元素，改变表面组织结构和性能来提高材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能。

氮化处理的基本原理是在高温下，金属表面与氮气反应生成金属氮化物。

在这个过程中，氮气分子离解为氮离子，在金属表面上与金属原子结合形成金属氮化物层。

二、氮化处理的方法1. 氨气氮化法氨气氮化法是最常用的氮化处理方法之一。

该方法根据加工要求，在特定的气氛中将金属材料加热到一定温度，使其表面发生化学反应。

氮气气氛中的氨气将与金属表面反应生成金属氮化物。

2. 盐浴氮化法盐浴氮化法是将金属材料浸入特殊的盐浴中进行氮化处理。

盐浴中含有氮气和金属氨基化物，通过加热使盐浴中的氮浸入金属材料表面，形成金属氮化物层。

3. 等离子氮化法等离子氮化法是利用等离子体的高温和高能量对金属材料进行表面处理。

等离子体中存在大量的活性氮离子，可以使金属表面迅速地与氮元素结合形成金属氮化物层。

三、氮化处理的应用1. 工具材料氮化处理可以提高工具材料的硬度和耐磨性，延长其使用寿命。

在切削工具、钻头、刀具等制造中广泛应用氮化处理技术，使工具具备更好的切削性能和耐久性。

2. 模具材料氮化处理可以显著提高模具材料的硬度、耐磨性和耐蚀性，使其能够承受更高的工作负荷和更复杂的加工环境。

在塑料模具、压铸模具和冲压模具等制造中广泛应用氮化处理技术，提高模具的使用寿命和稳定性。

3. 表面涂层氮化处理可用作一种表面涂层技术，通过在金属表面形成一层坚硬的金属氮化物，提高材料的耐磨、耐蚀和耐高温性能。

在汽车、航空航天和船舶等领域应用广泛，用于加强金属材料的表面保护。

4. 天然石墨的改性氮化处理可以用于改性天然石墨的制备。

氮化处理后的天然石墨具有较高的硬度和耐磨性，可用于电池、润滑材料和导热材料等领域。

金属氮化工艺

金属氮化工艺金属氮化是一种重要的表面处理技术，它可以显著提高金属材料的硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能，从而延长其使用寿命。

金属氮化工艺就是利用氮气对金属材料进行表面处理的一种方法，其基本原理是将金属材料置于氮气环境中，通过热处理或等离子体技术将氮原子与金属原子结合，形成氮化层。

金属氮化工艺的优点在于可以在不改变金属物理和化学性质的情况下，形成一层坚硬、致密、耐磨、耐腐蚀的表面层，提高金属材料的使用寿命。

此外，金属氮化工艺还具有操作简便、成本低廉、环保等优点。

金属氮化工艺主要分为两种：热处理法和等离子体法。

热处理法是将金属材料放入氮气中进行加热处理，使氮原子渗透到金属表面形成氮化层。

等离子体法则是利用高能电子或离子轰击金属表面，将氮气分子分解成氮原子，与金属表面原子结合形成氮化层。

热处理法中，氮化温度是关键因素之一，一般在800℃-1200℃之间，不同金属材料的氮化温度也有所不同。

在氮化过程中，由于氮原子与金属原子结合时会产生热效应，所以需要控制氮化速率，防止氮化层过厚、粗糙或者产生裂纹。

另外，不同氮化工艺对金属材料的影响也有所不同，需要根据具体情况选择合适的氮化工艺。

等离子体法则是一种非常有效的金属氮化工艺，其优点在于可以在低温下完成氮化过程，不会使金属材料发生变形或者热应力。

等离子体法的缺点在于需要专业设备，成本较高。

此外，等离子体工艺还需要控制等离子体参数，如气压、电流密度、放电频率等，以免影响氮化层的质量。

金属氮化工艺在工业生产中有着广泛的应用，如在航空航天、汽车制造、机械加工等领域中，都可以使用金属氮化工艺提高金属材料的性能。

此外，金属氮化技术还可以用于生产高强度、高硬度的刀具、模具等工具，提高其使用寿命和工作效率。

金属氮化工艺是一种重要的表面处理技术，可以显著提高金属材料的性能，延长其使用寿命。

不同的氮化工艺有着各自的优缺点，在具体应用中需要根据情况选择合适的工艺。

随着技术的不断发展，金属氮化工艺将会有更加广泛的应用前景。

氮化处理工艺

氮化处理工艺氮化处理（Nitriding）是钢件对热处理外表面保护和强度改进的一种杀伤性表面处理，它是通过向钢件外表面通过气体渗入氮化物，来改变外表面层的组织结构，提升钢的硬度、耐久性和耐腐蚀性来实现的。

一、氮化处理原理氮化处理是一种表面强化处理技术，利用热处理温度下可结合钢表面进行化学反应生成金属氮化物混合物而实现，氮化物层具有很高的抗摩擦性、耐磨损性，很好的热韧性和抗腐蚀能力，这种处理可以满足磨损和耐腐蚀性需求，从而提高材料的性能与使用寿命。

二、氮化处理的类型1. 蒸汽氮化：也叫做温化氮化，是将空气中的氮分子通过蒸汽的形式放入钢材材料，适用于碱金属基体的氮化处理，能够制得一层较厚、硬度高、耐磨损性强、表面因含有少量氧化物而深灰色的氮化层；2. 气体氮化：主要利用蒸气冷凝或被氧化型非金属基体金属与空气中的氮化物进行反应，使金属表面形成一层深灰色、光滑、耐腐蚀的氮化层；3. 等离子氮化：它是利用等离子体技术，在低温条件下，以一种比压控制的低温的等离子体处理，使钢的表面形成一层由高分子组成的氮化膜；4.溅射氮化：溅射氮化是利用金属氮化物的表面溅射技术，将氮化物的单体的离子溅到钢的表面，使钢的表面形成氮化膜。

三、氮化处理的优缺点优点：1. 氮化处理可大大改善表面硬度，使其具有更好的耐磨性，延长使用寿命；2. 氮化处理可防止表面腐蚀，提高耐腐蚀性，使其具有更好的热韧性；3. 氮化处理可提高表面的抗冲击力，使其对冲击有更佳的表现；4. 氮化处理可改善表面质量，从而改善产品的外观，使其具有增加市场竞争力。

缺点：1. 氮化处理产生的氮化层膜残留不容易去除，容易在表面形成洼槽；2. 氮化处理时有些钢材表面温度过高，容易引起表面碳化、氢化；3. 氮化处理依赖设备质量，操作环境，控制体系等，不稳定；4. 氮化处理成本较高，工艺复杂度高。

四、氮化处理的注意事项1. 氮化处理的钢材材质需符合实际需求；2. 氮化处理室环境要求干净，过度脏污有可能导致产品质量不稳定；3. 氮化处理温度要控制在可接受的范围，保温时间也要适当，以免影响外观品质；4. 氮化处理后的表面要加以小心的处理，以保证表面硬度。

氮化基本原理及操作指南

氮化基本原理及操作指南1. 氮化基本原理及操作指南本人多年从事氮化炉的安装及工艺调试工作，总结了一些氮化操作原理和要点，和大家一起讨论，请大家多多指教。

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(500~600℃)，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-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(Na2CO3)沸腾的溶液中去油，一般在溶液中煮沸8-10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％。

气体氮化的工艺流程

气体氮化的工艺流程气体氮化是一种将物体表面氮化的方法，常用于改善物体表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性。

气体氮化工艺流程包括准备工作、预处理、气氛处理和后处理。

首先是准备工作。

操作员首先需要确认物体是否符合气体氮化的要求，确保物体表面无裂纹、无硬化层、无脆化倾向。

然后，需要准备气体氮化设备，包括气氛处理设备、加热装置和冷却装置等。

同时，还需准备所需的辅助材料，如氮化剂、助剂和保护剂等。

接下来是预处理。

物体表面通常需要进行表面清洁和除杂处理，以确保表面无油污和杂质，并提供良好的氮化效果。

清洁方法可以包括机械清洗、化学清洗或高温灼烧等，具体方法根据物体的材质和要求来确定。

然后是气氛处理。

气氛处理是气体氮化的关键步骤，用于使物体表面与氮化剂反应，形成氮化层。

通常使用氨气或氮气作为气氛媒体，通过加热装置使气氛达到预定的温度。

物体放置在温度控制好的气氛中，达到一定时间后，物体表面与气氛中的气体发生反应，生成氮化层。

在氮化过程中，可以添加适量的助剂和保护剂，以改善氮化效果。

助剂常用的有钠铁氰化物、氨基硅油等，可以提高氮化速度和氮化深度。

保护剂常用的有盐酸、酸铜等，可以减少氮化剂对物体的侵蚀。

最后是后处理。

气体氮化后，物体需进行退火处理或淬火处理，以消除氮化过程中产生的应力和提高材料性能。

退火处理可以采用氮化前的热处理方法，根据材料的要求和氮化条件来确定。

淬火处理可通过快速冷却的方法，使物体表面形成高硬度的氮化层。

总而言之，气体氮化工艺流程包括准备工作、预处理、气氛处理和后处理。

通过这些步骤，可以对物体表面进行氮化，提高物体的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。

气体氮化在汽车零部件、工具钢、模具材料等领域得到广泛应用，为各行各业的发展提供了有力支持。

热处理氮化操作方法

热处理氮化操作方法
热处理氮化操作方法是一种通过在高温环境下将材料暴露于氮气中进行处理的方法。

下面是一般情况下的热处理氮化操作步骤：
1. 准备工作：将待处理材料清洁干净，并确保表面无油脂、氧化物等污染物。

2. 加热：将材料放入特制的加热炉中，并将温度逐渐提高到所需处理温度。

炉内要保持稳定的加热环境，通常需要使用惰性气氛（如氮气）来避免材料与空气接触并发生氧化反应。

3. 维持温度：在达到所需处理温度后，保持该温度一段时间，这个时间取决于需要的氮化程度以及材料的特性。

4. 冷却：在处理完成后，将材料缓慢冷却到室温。

过快的冷却可能会引起材料变形或应力集中。

需要注意的是，具体的热处理氮化操作方法会根据材料的种类和所需处理效果而有所差异。

因此，在进行热处理氮化操作前，最好先参考相关文献或寻求专业人士的指导。

液体氮化操作规程(3篇)

第1篇一、概述液体氮化是一种先进的金属表面处理技术，通过在液体氮化介质中进行化学反应，使金属表面形成一层具有优异性能的氮化层。

本规程旨在规范液体氮化操作，确保操作人员安全，提高氮化质量。

二、操作准备1. 检查设备：确保氮化炉、氮化介质、工件夹具等设备完好，运行正常。

2. 工件准备：工件表面应清洁、无油污、无锈蚀，尺寸精度应符合要求。

3. 氮化介质：检查氮化介质质量，确保无杂质、无水分。

4. 人员准备：操作人员应熟悉本规程，掌握液体氮化操作技能。

三、操作步骤1. 工件装夹：将工件装入专用夹具中，确保夹紧牢固，防止工件在氮化过程中移动。

2. 加热：启动氮化炉，将工件升至预定温度，保持一段时间，使工件表面温度均匀。

3. 氮化：将工件放入氮化介质中，控制氮化时间、温度和压力，使工件表面形成氮化层。

4. 冷却：氮化完成后，将工件从氮化介质中取出，进行冷却处理，防止工件因骤冷而变形。

5. 检查：检查工件表面氮化层厚度、硬度、均匀性等指标，确保氮化质量。

四、操作注意事项1. 操作人员应穿戴防护用品，如防护眼镜、防尘口罩、手套等。

2. 操作过程中，严禁触摸高温工件，防止烫伤。

3. 氮化介质具有腐蚀性，操作人员应避免与皮肤直接接触。

4. 氮化过程中，严格控制氮化时间、温度和压力，确保氮化质量。

5. 氮化介质使用完毕后，应及时清理，防止杂质影响下次使用。

6. 定期检查设备，确保设备运行正常。

五、应急处理1. 如遇火灾，立即切断电源，使用灭火器进行灭火。

2. 如遇人员烫伤，立即用冷水冲洗伤口，并送医治疗。

3. 如遇氮化介质泄漏，立即关闭氮化介质阀门，用砂土覆盖泄漏点，并通知相关部门进行处理。

六、操作记录1. 操作人员应详细记录氮化过程，包括时间、温度、压力、工件编号等信息。

2. 定期检查记录，确保氮化质量。

本规程适用于液体氮化操作，操作人员应严格遵守，确保操作安全，提高氮化质量。

第2篇一、概述液体氮化是一种先进的金属表面处理技术，通过在氮化盐浴中加热金属工件，使其表面发生氮化反应，形成一层氮化层，从而提高金属的耐磨性、抗蚀性和耐疲劳性。

氮化知识培训

氮化知识培训1、氮化的定义是什么？氮化又叫渗氮，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。

2、硬氮化与软氮化的区别是什么？氮化可分为硬氮化和软氮化，通常说的氮化是指硬氮化，软氮化是在硬氮化的基础上发展起来的，且越来越受到广泛的应用。

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，主要有气体法和离子法等方法。

软氮化：学名‘氮碳共渗’，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。

3、气体软氮化的原理是什么？整个渗氮过程分为NH3分解为得到活性氮原子，钢件表面吸收氮原子，然后氮原子从表面向里扩散这三个过程。

渗氮过程：2NH3→2[N]+3H2CO2+H2→CO+H2O CO+H2→[C]+H2OFe+2[N]→Fe2N (Fe4N,Fe2-3N)Fe-N系形成的5种相：α相氮在α-Fe中的间隙固溶体，也称含氮铁素体。

590℃时，氮在α-Fe 中的固溶度最大，氮的质量分数约为0.1%，随温度下降，α相缓慢析出γ´相。

γ相氮在γ-Fe中的间隙固溶体，也称含氮奥氏体，存在于共析温度590℃以上，缓冷时发生γ相共析转变，生成共析组织（α+γ´）；如果快冷，则形成含氮马氏体。

γ´相以Fe4-N为基体的固溶体，在680℃以下稳定存在。

在680℃以上转变为ε相。

ε相以Fe3-N为基体的固溶体，随温度降低，ε相不断析出γ´相。

ξ相分子式未Fe2-N，温度高于490℃，ξ相转变为ε相。

因此，渗氮层组织由表及里为：ε→ε+γ´→γ´→γ´+ɑ→ɑ4、氮化的基本特点（与渗碳相比较）包括哪些？（1）渗氮表面具有高的硬度和耐磨性。

（2）具有高的残余应力，故具有高的疲劳极限和低的缺口敏感性。

（3）渗氮的温度低（480-580℃），产品变形小。

（4）具有良好的抗腐蚀性能，致密的化学稳定性渗层。

铸件氮化处理

铸件氮化处理铸件氮化处理是一种通过高温处理和注入氮气的技术，使铸件表面形成一层氮化物层的过程。

它具有增强铸件表面硬度和耐磨性、提高铸件使用寿命、增加铸件耐腐蚀性、提高铸件表面抗疲劳能力等优点。

本文将从氮化处理的原理、工艺流程、优点、应用以及问题解决等方面进行详细探讨。

一、工艺原理在铸件氮化处理前，常常需要进行除油、去锈、喷砂等表面清洁处理。

接下来，将铸件放入密闭式炉中，在高温环境下注入氮气，使氮气渗透进入铸件表面组织中。

在一定的温度和压力下，氮气和铁元素结合，形成Fe-N化合物层，这种氮化物层硬度高、耐磨性强，可以有效提高铸件的使用寿命和耐腐蚀性。

二、工艺流程1、表面清理：清理铸件表面，去除灰尘、油污及其他杂物。

2、预热处理：将铸件放入高温炉中，进行预热处理，当温度达到设定温度后，铸件开始进行注氮处理。

3、氮化处理：注入氮气，让氮气渗透到铸件表面中，形成氮化物层，同时控制好温度和时间，确保铸件的质量。

4、冷却和清洗：等待处理结束后，铸件从炉中取出，进行冷却处理，然后再进行清洗和磨光等后续处理。

三、优点1、提高铸件硬度：氮化处理可以使铸件表面硬度提高3～10倍，大大延长使用寿命。

2、提高耐磨性：氮化物具有高硬度和耐磨性的特点，能够增加铸件的使用寿命。

3、提高表面抗腐蚀性：氮化层能够稳定地保护铸件表面，避免被腐蚀侵蚀，提高表面耐久性。

4、增加表面抗疲劳能力：氮化层有一定的韧性，增加了铸件的抗疲劳能力。

5、提高加工效率：氮化处理可以减少铸件加工过程中的磨损和冷却时间，提高加工效率。

四、应用1、汽车发动机零部件：氮化处理可以大幅提高汽车发动机的使用寿命和性能，如曲轴、凸轮轴、传动齿轮等。

2、航空航天领域：氮化处理可以提高航空航天领域中使用的铸件的耐磨性、抗腐蚀性和抗疲劳能力。

3、金属机械制造领域：氮化处理可以用于加工工具的注氮处理，提高工具的硬度和耐磨性，以及飞轮、连杆、变速箱等机械零部件。

4、塑料成型领域：氮化处理可以增加注塑模具的使用寿命。

氮化工艺的详细讲解

氮化工艺的详细讲解#热处理基础知识氮原子序数为7，比碳大1，原子结构与碳不同，因此氮元素与铁元素的化学作用和金属晶体学作用完全不同于碳与铁的相互作用。

渗氮温度比渗碳温度低得多，渗氮层的结构也比渗碳层复杂得多。

本期分别简要介绍渗氮和氮碳共渗的原理、工艺方法、作用及渗层检查。

一、渗氮钟罩式氮化炉出炉场景1.1渗氮原理渗氮，也叫氮化，有时候为了区别软氮化，也称硬氮化，但就渗氮层硬度来讲，并无软硬之分。

渗氮工艺过程和其它化学热处理一样，包括渗剂反应、溶剂中扩散、相界面反应、氮元素在铁中扩散，以及扩散过程中氮化物的形成。

渗剂中的反应主要指渗剂中分解出含有活性氮原子的过程，该物质通过渗剂中的扩散输送至铁表面，参与界面反应，在界面反应中产生的活性氮原子被铁表面吸收，进而向内部扩散。

渗氮使用最多的介质是氨气，在渗氮温度下，氨是亚稳定的，它发生如下分解反应：2NH3＜＝＞3H2+2［N］当活性氮原子遇到铁原子时，则发生下列反应：Fe+［N］＜＝＞Fe（N）4Fe+［N］＜＝＞Fe4（N）2~3Fe+［N］＜＝＞Fe2~3（N）2Fe+［N］＜＝＞Fe2（N）Fe-N系中存在的相如表1所示。

除表中所列各项外，Fe-N 系中可能出现含氮马氏体α´和介稳定相α〞。

前者是渗氮后快冷的产物，呈体心正方点阵，硬度较高可达650HV左右；α〞氮化物的分子式为Fe16N2，或Fe8N呈体心正方点阵。

▼表1渗氮层中各相的性质（纯铁渗氮）氮的渗入过程不同于渗碳，它是一个典型的反应扩散过程，依照Fe-N相图，不同温度下，随着渗氮时间的延长，依次形成的相各有不同。

详见表2。

▼表2纯铁渗氮层中各相的形成顺序及平衡状态下各层的相组成物渗氮层的形成过程详见图1。

在渗氮初期，表层的α固溶体未被N所饱和，渗氮层的深度可随时间的增加而增加。

随着气相中氮的不断渗入，使α达到饱和氮含量Cmax，即τ1时刻。

在τ1~τ2时间内，气相中的氮继续向工件内扩散而使α过饱和，引发α→γ´反应，产生γ´相。

气体氮化的工艺流程

气体氮化的工艺流程
气体氮化是一种在高温环境下将金属或其他材料表面与氮气反应从而形成氮化物薄膜的工艺。

具体的工艺流程如下：
1. 准备物料：首先需要准备待氮化的材料，例如金属片、合金部件等。

2. 清洗表面：将待氮化材料进行表面清洗处理，去除污垢、油脂等杂质。

3. 装载材料：将清洗后的材料装载到氮化设备中。

4. 减压处理：通过减压装置，降低氮化设备内的压力，以便后续的氮化反应进行。

5. 加热升温：通过加热装置，将氮化设备内的温度升高到氮化反应所需的高温。

6. 注入氮气：在高温条件下，向氮化设备中注入氮气。

氮气会与材料表面上的金属原子发生反应，形成氮化物薄膜。

7. 等温反应：保持高温和氮气注入，使氮化反应持续进行一定的时间，以确保氮化物薄膜的形成。

8. 冷却降温：停止氮气注入后，通过冷却装置将氮化设备内部温度逐渐降低。

9. 取出材料：待氮化的材料经冷却后，可从氮化设备中取出，氮化过程完成。

需要注意的是，具体的氮化工艺流程会根据材料的类型、形状和要求的氮化层厚度等因素而有所不同。

此外，氮化过程中的温度、压力和氮气流量等参数也需要根据具体情况进行控制和调整。

氮化基础知识及设备的基本结构

氮化基础知识及氮化设备的基本结构（一）概论①什么叫渗氮？渗氮亦称氮化，是指在一定温度下，在含氮介质中使氮原子渗入模具表层的化学热处理方法。

②氮化优点：模具氮化后具有极高的表面硬度和耐磨性，高的疲劳性和高的耐腐蚀性，加热温度低，变形小。

③氮化缺点：处理的周期较长。

④氮化种类：按目的分类：强化渗氮和抗蚀渗氮按介质分类：气体渗氮、液体渗氮、固体渗氮按设备分类：气体渗氮、离子渗氮、低压脉冲渗氮（二）原理1、气体渗氮基本过程气氛形成、吸附、分解、吸收和扩散五个步骤。

氨气在400℃以上将发生如下反应：2NH3≒3H2＋2[N]⑴向炉内不断输入氨气⑵氨分子向金属表面迁移⑶氨分子吸附在金属表面⑷氨分子在相界面上不断分解，形成氮原子和氢原子⑸活性原子复合成分子，经相界面反应的扩散层界，不断从炉内排出⑹表面吸附的氮原子溶解于α-Fe中⑺氮原子由金属表面向内部扩散，并产生相应的浓度梯度⑻当超过α-Fe中的溶解度后，在表面开始形成氮化物⑼氮化物沿金属表面的垂直方向和平行方向长大⑽氮化物层不断增厚⑾从氮化物层向金属内部扩散。

2、合金元素对渗氮过程的影响①碳钢的含碳量越多，氮的扩散系数越小②合金元素的影响a、合金元素与氨的亲和力顺序，依次递增：Ni→Fe→Mn→Cr→Mo→W→Nb→V→Ti→Zr。

与氮的亲和力越强，形成的氮化物愈稳定。

b、H13渗氮时，形成合金氮化物主要由含Cr、Mo、V的碳化物与氮原子相互作用，在化合物层和扩散层形成三种弥散析出的CrN、MoN、VN2合金元素的氮化物，具有高的硬度和熔点，但很脆。

c、合金元素的存在阻碍氮在铁中的扩散。

3、渗氮层的性能特点①模具氮化后具有极高的硬度与耐磨性。

H13可达950HV-1200HV（相当于65.0-72.0HRC），因摩擦系数低，因此具有良好的耐磨性和减磨性②显著提高疲劳强度并降低缺口的敏感性；③可以抵抗水，过热蒸汽及碱性溶液的腐蚀；④渗氮表面白亮层的脆性是气体渗氮的主要问题之一，白亮层的脆性主要取决于它的相组成，主要决定因素是渗氮方法、渗氮规范和材料的化学成分。

零件的氮化处理相关知识知识讲解

氮化处理又称为扩散渗氮。

气体渗氮在1923年左右，由德国人Fry首度研究发展并加以工业化。

由於经本法处理的制品具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温，其应用范围逐渐扩大。

例如钻头、螺丝攻、挤压模、压铸模、鍜压机用鍜造模、螺桿、连桿、曲轴、吸气及排气活门及齿轮凸轮等均有使用。

一、氮化用钢简介传统的合金钢料中之铝、铬、钒及钼元素对渗氮甚有帮助。

这些元素在渗氮温度中，与初生态的氮原子接触时，就生成安定的氮化物。

尤其是钼元素，不仅作为生成氮化物元素，亦作为降低在渗氮温度时所发生的脆性。

其他合金钢中的元素，如镍、铜、硅、锰等，对渗氮特性并无多大的帮助。

一般而言，如果钢料中含有一种或多种的氮化物生成元素，氮化后的效果比较良好。

其中铝是最强的氮化物元素，含有0.85～1.5％铝的渗氮结果最佳。

在含铬的铬钢而言，如果有足够的含量，亦可得到很好的效果。

但没有含合金的碳钢，因其生成的渗氮层很脆，容易剥落，不适合作为渗氮钢。

一般常用的渗氮钢有六种如下：（1）含铝元素的低合金钢（标准渗氮钢）（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（5）奥斯田铁系不锈钢 SAE 300系（6）析出硬化型不锈钢 17 - 4PH，17 – 7PH，A – 286等含铝的标准渗氮钢，在氮化后虽可得到很高的硬度及高耐磨的表层，但其硬化层亦很脆。

相反的，含铬的低合金钢硬度较低，但硬化层即比较有韧性，其表面亦有相当的耐磨性及耐束心性。

因此选用材料时，宜注意材料之特徵，充分利用其优点，俾符合零件之功能。

至於工具钢如H11（SKD61）D2（SKD –11），即有高表面硬度及高心部强度。

二、氮化处理技术：调质后的零件，在渗氮处理前须澈底清洗乾净，兹将包括清洗的渗氮工作程序分述如下：（1）渗氮前的零件表面清洗大部分零件，可以使用气体去油法去油后立刻渗氮。

热处理科普氮化知识

化学热处理——氮化知识简介一、氮化的机理氮化是将工件放入大量活性氮原子的介质中，在一定温度与压力下，把氮原子渗入钢件表面，形成富氮硬化层的热处理。

二、氮化的作用1、氮化能使零件表面有更高的硬度和耐磨性。

例如用38CrMoAlA钢制作的零件经氮化处理后表面的硬度可达HV=950—1200，相当于HRC=65—72，而且氮化后的高强度和高耐磨性保持到500—600℃，不会发生显著的改变。

2、能提高抗疲劳能力。

由于氮化层内形成了更大的压应力，因此在交变载荷作用下，零件表现出具有更高的疲劳极限和较低的缺口敏感性，氮化后工件的疲劳极限可提高15—35%。

3、提高工件抗腐蚀能力，由于氮化使工件表面形成一层致密的、化学稳定性较高的ε相层，在水蒸气中及碱性溶液中具有高的抗腐蚀性，此种氮化法又简单又经济，可以代替镀锌、发蓝，以及其它化学镀层处理。

此外，有些模具经过氮化，不但可以提高耐磨性和抗腐性，还能减少模具与零件的粘合现象，延长模具的工作寿命。

二、氮化的实现方法1、气体氮化气体氮化是将工件放入一个密封空间内，通入氨气，加热到500-580℃保温几个小时到几十个小时。

氨气在400℃以上将发生如下分解反应：2NH3—→3H2+2[N]，从而炉内就有大量活性氮原子，活性氮原子[N]被钢表面吸收，并向内部扩散，从而形成了氮化层。

以提高硬度和耐磨性的氮化通常渗氮温度为500—520℃。

停留时间取决于渗氮层所需要的厚度，一般以0.01mm/h计算。

因此为获得0.25—0.65mm的厚度，所需要的时间约为20—60h。

提高渗氮温度，虽然可以加速渗氮过程，但会使氮化物聚集、粗化，从而使零件表面层的硬度降低。

对于提高硬度和耐磨性的氮化，在氮化时必须采用含Mo、A、V等元素的合金钢，如38CrMoAlA、38CrMoAA等钢。

这些钢经氮很后，在氮化层中含有各种合金氮化物，如：AlN、CrN、MoN、VN等。

这些氮化物具有很高的硬度和稳定性，并且均匀弥散地分布于钢中，使钢的氮化层具有很高的硬度和耐磨性。

第三章表面课件课件氮化

第三章钢的氮化钢的氮化是仅次于渗碳的重要的化学热处理之一。

本章首先介绍涉及钢的氮化的有关基本知识，然后讨论氮化热力学和动力学问题，为制定合金钢的强化氮化工艺打好基础。

此外，本章还对诸如辉光粒子氮化合氮化钢件的质量检验等作了介绍。

§3-1. 氮化基本知识本节介绍了Fe-N 二元系相图，进而讨论了纯铁和碳钢的氮化层组织与性能，说明了纯铁和碳钢不能进行强化氮化的原因后，研究了合金钢的氮化层的强化机理。

一. Fe-N 状态图。

铁氮状态图示研究氮化层组织、相结构及氮浓度沿渗氮层分布的重要依据。

图3-1为铁氮系状态图。

从该图上可知：铁与氮可以形成五种相。

分别介绍如下：1. a 相。

为氮在a -Fe 中的间隙固溶体，具有体心立方晶格。

在590˚C 时氮在其中的最大固溶度约为0.1%，室温下仅含氮0.0004%。

其晶格常数受含氮量的影响在2.8664-2.877Ǻ范围内。

含氮的亦称含氮铁素体，它具有逆磁性。

1. γ相。

是具有面心立方晶格的间隙式含氮固溶体，也称含氮奥氏体。

氮原子无序地分布于八面体间隙内。

γ相在共析温度以上存在，共析点含氮量为2.35%。

在650˚C 时氮的最大固溶度为2.8%。

在温度为590˚C 时，γ相发生共析转变：5902.35%0.11% 5.6%'oC γγ−−−→∂+←−−− 当过冷度大时，γ相会发生马氏体转变，得到含氮马氏体，称为a'相。

a'相回火后得到亚稳定的a''相（相当于氮化物Fe 16N 2)，随后才转变成稳定结构的氮化物Fe 4N （即γ'相）。

3. γ'相。

它是一种以氮化物Fe 4N 为基的固溶体。

在590˚C 时含氮量为5.3-5.75%。

γ'相仅存在于5650±˚C 以下，高于此温度后即发生分解而成为ε相。

4.ε相。

它是以氮化物Fe 2-3N 为基的固溶体，存在于含氮4.55-11.0%的很宽的成分范围。