软氮化热处理

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。

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。

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强度、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、刀具(如：高速钢刀具)等、曲轴、齿轮、气缸套、机械结构件等耐磨工件的处理。

渗氮与氮化处理

渗氮渗氮，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。常见有液体渗氮、气体渗氮、离子渗氮。传统的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。如果在渗氮过程中同时渗入碳以促进氮的扩散，则称为氮碳共渗。常用的是气体渗氮和离子渗氮。原理应用渗入钢中的氮一方面由表及里与铁形成不同含氮量的氮化铁，一方面与钢中的合金元素结合形成各种合金氮化物，特别是氮化铝、氮化铬。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、疲劳强度、抗咬合性、抗大气和过热蒸汽腐蚀能力、抗回火软化能力，并降低缺口敏感性。与渗碳工艺相比，渗氮温度比较低，因而畸变小，但由于心部硬度较低，渗层也较浅，一般只能满足承受轻、中等载荷的耐磨、耐疲劳要求，或有一定耐热、耐腐蚀要求的机器零件，以及各种切削刀具、冷作和热作模具等。渗氮有多种方法，常用的是气体渗氮和离子渗氮。钢铁渗氮的研究始于20世纪初，20年代以后获得工业应用。最初的气体渗氮，仅限于含铬、铝的钢，后来才扩大到其他钢种。从70年代开始，渗氮从理论到工艺都得到迅速发展并日趋完善，适用的材料和工件也日益扩大，成为重要的化学热处理工艺之一。

气体渗氮一般以提高金属的耐磨性为主要目的，因此需要获得高的表面硬度。它适用于38CrMoAl等渗氮钢。渗氮后工件表面硬度可达HV850～1200。渗氮温度低，工件畸变小，可用于精度要求高、又有耐磨要求的零件，如镗床镗杆和主轴、磨床主轴、气缸套筒等。但由于渗氮层较薄，不适于承受重载的耐磨零件。气体参氮可采用一般渗氮法（即等温渗氮）或多段（二段、三段）渗氮法。前者是在整个渗氮过程中渗氮温度和氨气分解率保持不变。温度一般在480～520℃之间,氨气分解率为15～30%,保温时间近80小时。这种工艺适用于渗层浅、畸变要求严、硬度要求高的零件，但处理时间过长。多段渗氮是在整个渗氮过程中按不同阶段分别采用不同温度、不同氨分解率、不同时间进行渗氮和扩散。整个渗氮时间可以缩短到近50小时，能获得较深的渗层，但这样渗氮温度较高，畸变较大。还有以抗蚀为目的的气体渗氮，渗氮温度在 550～700℃之间,保温 0.5～3小时，氨分解率为35～70%，工件表层可获得化学稳定性高的化合物层，防止工件受湿空气、过热蒸汽、气体燃烧产物等的腐蚀。正常的气体渗氮工件，表面呈银灰色。有时，由于氧化也可能呈蓝色或黄色，但一般不影响使用。离子渗氮

氮化处理方式比较

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。Cr还能提高钢的淬透性，使大型零件在氮化前调质时能得到均匀的机械性能。Mo还能细化晶粒，并降低钢的第二类回火脆性。如果用普通碳钢，在氮化层中形成纯氮化铁，当加热到较高温度时，易于分解聚集粗化，不能获得高硬度和高耐磨性。抗腐蚀氮化温度一般在600—700℃之间，分解率大致在40—70%范围，停留时间由15分钟到4小时不等，深度一般不超过0.05m m。对于抗腐蚀的氮化用钢，可应用任何钢种，都能获得良好的效果。 2、液体氮化液体氮化它是一种较新的化学热处理工艺，温度不超过570℃，处理时间短，仅1—3h；而且不要专用钢材，试验表明：40Cr经液体氮化处理比一般淬火回火后的抗磨能力提高50％；铸铁经液体氮化处理其抗磨能力提高更多。不仅如此，实践证明：经过液体氮化处理的零件，在耐疲劳性、耐腐蚀性等方面都有不同程度的提高；高速钢刀具经液体氮化处理，一般能提

零件的氮化处理相关知识

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。但在渗氮前之最后加工方法若採用抛光、研磨、磨光等，即可能产生阻碍渗氮的表面层，致使渗氮后，氮化层不均匀或发生弯曲等缺陷。此时宜採用下列二种方法之一去除表面层。第一种方法在渗氮前首先以气体去油。然后使用氧化铝粉将表面作abrassive cleaning 。第二种方法即将表面加以磷酸皮膜处理（phosphate coating）。（2）渗氮炉的排除空气将被处理零件置於渗氮炉中，并将炉盖密封后即可加热，但加热至150℃以前须作炉排除空气工作。排除炉的主要功用是防止氨气分解时与空气接触而发生爆炸性气体，及防止被处理物及支架的表面氧化。其所使用的气体即有氨气及氮气二种。排除炉空气的要领如下：

氮化处理氮化处理又称为扩散渗氮

氮化处理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。由于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、螺杆、连杆、曲轴、吸气及排气活门及齿轮凸轮等均有使用。 [编辑本段] 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，宜注意材料之特征，充分利用其优点，俾符合零件之功能。至于工具钢如H11（SKD61）D2（SKD – 11），即有高表面硬度及高心部强度。 [编辑本段] 二、氮化处理技术：调质后的零件，在渗氮处理前须彻底清洗干净，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

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。但由于软氮化表面层中没有ξ相，即渗层中的化合物层不是Fe2N，而是含有一定量碳的Fe3N，这种化合物的脆性较小，故一般软氮化的化合物层韧性较好(这也是标准中不检验脆性的原因)。

钢及其热处理曲线手册

目录第一篇结构钢第一章调质钢第一节概述第二节调质钢的性能选择第二篇工具钢第三节常用调质结构钢的热处理与性能（一）30（GB699—65）（二）35（GB699—65）（三）40（GB699—65）（四）45（GB699—65）（五）50（GB699—65）（六）55（GB699—65）（七）30Cr（YB6—71）（八）35Cr（YB6—71）（九）40Cr（YB6—71）（十）45Cr（YB6—71）（十一）50Cr（YB6—71）（十二）40CrNi（YB6—71）（十三）45CrNi（YB6—71）（十四）50CrNiA （十五）30CrNi3（YB6—71）（十六）37CrNi3（YB6—71）（十七）34CrNi3Mo（JB1265—72）（十八）40CrNiMo（YB，GB）（十九）40CrMNMo（YB6—71）（二十）32Cr2MnMo（厂标）（二十一）60CrMnMo（Q/ZB62—73）（二十二）40CrMn（YB6—71）（二十三）30CrMo（YB6—71）（二十四）35CrMo（YB6—71）（二十五）42CrMo（YB6—71）（二十六）34CrNi1Mo（YB6—71）（二十七）40CrV（YB6—71）（二十八）45CrV（YB6—71）（二十九）30CrMnTi（YB6—71）（三十）40CrMnTi（YB6—59）（三十一）30Mn（GB699—65）（三十二）40Mn（GB699—65）（三十三）50Mn（GB699—65）（三十四）35Mn2（YB6—71）（三十五）40Mn2（YB6—71）（三十六）45Mn2（YB6—71）（三十七）50Mn2（YB6—71）

钢的热处理工艺

钢的热处理第一章钢的热处理热处理工艺包括：将钢材或钢制件加热到预定温度，在此温度下保温一定时间。然后一定的冷却速度冷却下来，达到热处理所预定的对钢材及钢制件的组织与性能的要求。 1□□钢的加热 1.1□制定钢的加热制度加热温度、加热速度、保温时间。 1.1.1加热温度的选择加热温度取决于热处理的目的。热处理分为：淬火、退火、正火、和回火等。淬火的目的是为了得到细小的马氏体组织，使钢具有高的硬度；退火及正火的目的是获得均匀的珠光体组织，因此其加热温度不同。在具体制定加热温度时应按以下原则：热处理工艺种类及目的要求；被加热钢材及钢制件的化学成分和原始状态；钢材及钢制件的尺寸和形状以及加热条件来制定。对于碳钢及低合金钢的加热温度：亚共析钢淬火温度：A C3以上30～50℃；过共析钢淬火温度：A C3以上30～50℃；亚共析钢完全退火：A C3以上20～30℃；过共析钢不完全退火：A C3以上20～30℃；正火A C3或A CM以上30～50℃； 1.1.2加热速度的选择必须根据钢的化学成分及导热性能；钢的原始状态及应力状态；钢的尺寸及形状来确定加热速度。如钢的原始状态存在着铸造应力或轧煅热变形残余应力时，在加热是应特别注意。对这类钢要特别控制低温阶段的加热速度。钢的变形与热裂倾向是以钢的化学成分及原始状态不同而不同，主要有以下几点： a) 低碳钢比高碳钢热烈倾向小； b) 碳钢比合金钢变形开裂倾向小； c) 钢坯和成品件比钢锭变形和开裂倾向小； d) 小截面比大截面的钢变形和开裂倾向小。 1.1.3钢在加热时的缺陷 a) 过热：过热就是由于加热温度过高，加热时间过长使奥氏体晶粒过分长大。粗大的奥氏体晶粒在冷却时产生粗大的组织，并往往出现魏氏组织，结果是钢的冲击韧性、塑性明显下降。已过火的钢可以在次正火或退火加以纠正。 b) 强烈过热：加热温度过高或加热保温时间过长，使氧或硫沿晶界渗入钢中或者钢中的

渗氮及氮化处理

软氮化概念基础

软氮化概念基础氮化处理技术氮化作为热处理中的一项重要处理工艺，它有着多种形式。每一种工艺都对应着不同的性能特点，希望在此大家谈谈自己的经验与看法，以便共同提高。我单位的氮化处理常用的就有六种，当然了也包括了复合氮化技术。复合氮化——QPQ 这一类氮化处理的特点是：高耐磨、高抗氧化能力。它主要克服的是摩擦磨损，其抗咬合能力非常的强，接近渗硫后的效果。概念：（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渗氮（软氮化）的常见缺陷一、硬度偏低生产实践中，工件渗氮（软氮化）后其表面硬度有时达不到工艺规定的要求，轻者可以返工，重者则造成报废。造成硬度偏低的原因是多方面的：设备方面：如系统漏气造成氧化；材料：如材料选择欠佳；前期热处理：如基体硬度太低，表面脱碳严重等；预先处理：如进炉前的清洁方式及清洁度。工艺方面：如渗氮（软氮化）温度过高或过低，时间短或氮势不足等等。所以具体情况要具体分析，找准原因，解决问题。二、硬度和渗层不均匀装炉方式不当；气压调节不当；温度不均；炉内气流不合理。三、变形过大

“钢的热处理原理及工艺”作业题

“钢的热处理原理及工艺”作业题第一章固态相变概论 1、扩散型相变和无扩散型相变各有哪些特点？ 2、说明晶界和晶体缺陷对固态相变成核的影响。 3、说明相界面和应变能在固态相变中的作用，并讨论它们对新相形状的影响。 4、固－固相变的等温转变动力学曲线是“C”形的原因是什么？第二章奥氏体形成 1、为何共析钢当奥氏体刚刚完成时还会有部分渗碳体残存？亚共析钢加热转变时是否也存在碳化物溶解阶段？ 2、连续加热和等温加热时，奥氏体形成过程有何异同？加热速度对奥氏体形成过程有何影响？ 3、试说明碳钢和合金钢奥氏体形成的异同。 4、试设计用金相－硬度法测定40钢和T12钢临界点的方案。 5、将40、60、60Mn钢加热到860℃并保温相同时间，试问哪一种钢的奥氏体晶粒大一些？ 6、有一结构钢，经正常加热奥氏体化后发现有混晶现象，试分析可能原因。第三章珠光体转变 1、珠光体形成的热力学特点有哪些？相变主要阻力是什么？试分析片间距S与过冷度△T的关系。 2、珠光体片层厚薄对机械性能有什么影响？珠光体团直径大小对机械性能影响如何？ 3、某一GCr15钢制零件经等温球化退火后，发现其组织中除有球状珠光体外，还有部分细片状珠光体，试分析其原因。 4、将40、40Cr、40CrNiMo钢同时加热到860℃奥氏体化后，以同样冷却速度使之发生珠光体转变，它们的片层间距和硬度有无差异？ 5、试述先共析网状铁素体和网状渗碳体的形成条件及形成过程。 6、为达到下列目的，应分别采取何热处理方法？（1）为改善低、中、高碳钢的切削加工性；（2）经冷轧的低碳钢板要求提高塑性便于继续变形；（3）锻造过热的60钢毛坯为细化其晶粒；（4）要消除T12钢中的网状渗碳体；第四章、马氏体转变

氮化处理

氮化处理一、定义氮化[1]；渗氮 nitrding，nitrogen case hardenin 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。常见有液体渗氮、气体渗氮、离子渗氮。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。由于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、螺杆、连杆、曲轴、吸气及排气活门及齿轮凸轮等均有使用。二、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，宜注意材料之特征，充分利用其优点，俾符合零件之功能。至于工具钢如H11(SKD61)D2(SKD–11)，即有高表面硬度及高心部强度。三、氮化处理技术调质后的零件，在渗氮处理前须彻底清洗干净，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。部分零件也需要用汽油清洗比较好，但在渗氮前之最后加工方法若采用

软氮化

一、氮化的介绍 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。以碳素钢为例，按照氮碳共渗处理的温度分为铁索体氮碳共渗（520~590℃）和奥氏体氮碳共渗（600~720℃），处理的时间一般为2~6小时，前者获得的白亮层为铁氮化合物，后者快冷后在铁氮化合物层的下面还有一层含氮奥氏体＋马氏体层（5~12μm）。为了增强和改善白亮层的性能，我国的热处理工作者还采用了在渗氮的同时又单独或组合添加硼、氧、硫、稀土等元素，做了大量的工作，并且大都不同程度的取得看得出来的效果。 3、“软氮化”含义不是指获得的硬度比所谓的“硬氮化”的硬度低，而是含有简便、省事、费用低的意思。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0.4mm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

氮化优点及常见缺陷原因分析工艺制定

离子氮化及优点，常见缺陷及原因分析，工艺制定离子氮化是由德国人B.Berghaus于1932年发明的。该法是在0.1～10Torr （Torr = 133.3 Pa）的含氮气氛中，以炉体为阳极，被处理工件为阴极，在阴阳极间加上数百伏的直流电压，由于辉光放电现象便会产生象霓红灯一样的柔光覆盖在被处理工件的表面。此时，已离子化了的气体成分被电场加速，撞击被处理工件表面而使其加热。同时依靠溅射及离子化作用等进行氮化处理。离子氮化法与以往的靠分解氨气或使用氰化物来进行氮化的方法截然不同，作为一种全新的氮化方法，现已被广泛应用于汽车、机械、精密仪器、挤压成型机、模具等许多领域，而且其应用范围仍在日益扩大。离子氮化法具有以下一些优点： ①由于离子氮化法不是依靠化学反应作用，而是利用离子化了的含氮气体进行氮化处理，所以工作环境十分清洁而无需防止公害的特别设备。因而，离子氮化法也被称作二十一世纪的“绿色”氮化法。 ②由于离子氮化法利用了离子化了的气体的溅射作用，因而与以往的氮化处理相比，可显著的缩短处理时间（离子渗氮的时间仅为普通气体渗氮时间的1/3～1/5）。 ③由于离子氮化法利用辉光放电直接对工件进行加热，也无需特别的加热和保温设备，且可以获得均匀的温度分布，与间接加热方式相比加热效率可提高2倍以上，达到节能效果（能源消耗仅为气体渗氮的40～70％）。 ④由于离子氮化是在真空中进行，因而可获得无氧化的加工表面，也不会损害被处理工件的表面光洁度。而且由于是在低温下进行处理，被处理工件的变形量极小，处理后无需再行加工，极适合于成品的处理。 ⑤通过调节氮、氢及其他（如碳、氧、硫等）气氛的比例，可自由地调节

氮化处理

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。以碳素钢为例，按照氮碳共渗处理的温度分为铁索体氮碳共渗（520～590℃）和奥氏体氮碳共渗（600～720℃），处理的时间一般为2～6小时，前者获得的白亮层为铁氮化合物，后者快冷后在铁氮化合物层的下面还有一层含氮奥氏体＋马氏体层（5～12μm）。为了增强和改善白亮层的性能，我国的热处理工作者还采用了在渗氮的同时又单独或组合添加硼、氧、硫、稀土等元素，做了大量的工作，并且大都不同程度的取得看得出来的效果。这种探索，至今方兴未艾，是热处理工作者孜孜以求的热点之一。3，‘软氮化’含义不是指获得的硬度比所谓的‘硬氮化’的硬度低，而是含有简便、省事、费用低的意思。这方面的的知识和内容非常丰富，楼主可以看看有关书籍、报道文章和其它网友的帖子。知识在于积累，慢慢来，不要着急。 423朋友：对渗氮时已经形成了的白亮层，我所知道的在渗氮的后期进行所谓‘退氮’处理，可以在一定程度上降低白亮层的脆性，但不能减薄或除去白亮层（也许在这方面的技术有了新发展，本人孤陋寡闻）。你提出了一个渗氮领域中早已被专家、学者关注并且已经取得突破性进展的问题。我们都知道，渗氮的费用相当高，而且要选用能与之相匹配的钢种，非重要零件一般不采用这种方法，然而对于承受接触应力或交变载荷的零件来说，表面白亮层如果过厚、脆性大，在使用中容易引起麻烦。早期的办法是渗氮后把表面的白亮层磨除（现在还在用），由于渗氮零件大都尺寸精度很高，处理后总有微量变形和体积变化，在尺寸和部位上常常存在诸多的问题而制约着生产顺利进行；后来有人寻找有选择性的腐蚀剂（仅除去白亮层而不腐蚀钢的基体）来解决，虽然看到过取得成效的报道，但由于腐蚀剂配方有毒、腐蚀过程不好把握而没有推广开来。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

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。以碳素钢为例，按照氮碳共渗处理的温度分为铁索体氮碳共渗（520～590℃）和奥氏体氮碳共渗（600～720℃），处理的时间一般为2～6小时，前者获得的白亮层为铁氮化合物，后者快冷后在铁氮化合物层的下面还有一层含氮奥氏体＋马氏体层（5～12μm）。为了增强和改善白亮层的性能，我国的热处理工作者还采用了在渗氮的同时又单独或组合添加硼、氧、硫、稀土等元素，做了大量的工作，并且大都不同程度的取得看得出来的效果。这种探索，至今方兴未艾，是热处理工作者孜孜以求的热点之一。 3，‘软氮化’含义不是指获得的硬度比所谓的‘硬氮化’的硬度低，而是含有简便、省事、费用低的意思。氮化处理技术氮化作为热处理中的一项重要处理工艺，它有着多种形式。每一种工艺都对应着不同的性能特点，希望在此大家谈谈自己的经验与看法，以便共同提高。我单位的氮化处理常用的就有六种，当然了也包括了复合氮化技术。复合氮化——QPQ

盐浴液体氮化处理

盐浴液体氮化处理一、盐浴液体氮化(QPQ)工艺：工件在57010℃工作温度，在熔盐中将（硫）氮、碳等原子渗入工件表层，赋予工件超强耐磨、硬度高、耐腐蚀、变形小、抗疲劳等诸多性能。熔盐本身是热载体和（硫）氮、碳原子活性原子，它与工件表面能充分接触，渗层及硬度均匀，稳定。对于耐腐蚀性能要求高且光洁度要求▽8以上的工件，通常采用氮化后加氧化、抛光、再次氧化。经NQPQ处理后的工件表面具有富氧氮化层，在保证耐磨、减摩、不变形、抗咬死和抗疲劳强度不变的同时，耐腐蚀性大幅提高，表面呈光亮黑色，美观、实用。盐浴氮化前的工艺要求在盐浴氮化之前，复杂零件需进行在不低于580℃温度下正火并随后缓慢冷却的调质处理或采用高淬高回的前热处理工艺，补偿解决氮化后的轻微变形，精密零件处理前要在直径方向留有82μm的加工余。二、盐浴液体氮化（QPQ）广泛应用于： 1、应用的行业：汽车零部件、轻工机械、液压机械、齿轮、工具和模具制造等多种行业。常用产品有：锯条、螺丝、曲轴、缸套、柱塞、缸塞环、发动机气门、齿轮、蜗杆、钻头、刀具、高强度紧固件、销轴、铝压铸模、铝挤压模、塑料模、缝纫机零件、电气动工具零件等……

2、常用的材料：各种碳钢（20#、45#、40cr）高速钢（W6Mo5Cr4V2 、 W18Cr4V、W12Cr4V4Mo）铸模钢热模氮化钢（3Cr2W8V H1338CrMo1）不锈钢：1Cr 13、2cr 13、201、301、304、3 16、1Cr18Ni9Ti）球墨铸铁：QT20- 60、QT400-17 、KmQTMn6各种材料硬度：碳钢、低合金钢：HV500～700 铸铁：HV500～800 热模钢、铸模钢、冲模钢(Crl2型)：HV700～1000 各种不锈钢、耐热钢：HV800～1100 各种高速钢(淬火)：HV950～1200 三、盐浴液体氮化(QPQ)特点： 1、硬度 QPQ处理后的硬度和常规淬火、高频、渗氮等处理的硬度，它们的金相组织是不同的，QPQ处理的温度在57010℃液体里，通过原子渗入钢材，原子和钢材结合在一起，从而提高产品表面硬度和耐磨效果，经QPQ处理后，中碳钢、高速钢等耐磨性可以达到常规淬火的20倍，渗碳淬火的10倍，离子渗氮的3倍，镀硬铬的5倍 2、极小的变形： QPQ盐浴复合处理后工件几乎不变形，是变形最小的硬化技术，可以解决常规硬化方法及一些管材比较薄容易变形无法解决的硬化变形难题。

氮化处理工艺守则

氮化处理工艺 QB/ZFFG04.46.56-2005 Rev.01 1、适用范围本标准规定我厂使用的抗蚀氮化处理的工艺守则。 2、名词术语 2.1氮化将钢铁工件置于渗氮介质中，在一定温度下加热保温，从而在工件表面形成一层以氮化物为主的渗层组织的化学热处理工艺过程。 2.2抗蚀氮化使碳钢、一般低合金钢工件表面形成一层0.0150.060mm厚致密的、化学稳定性高的ε相组织或ε+ξ相组织，从而提高工件在一定介质中的抗腐蚀能力的气体氮化过程。 2.3有效加热区炉膛内炉温均匀性符合热处理工艺要求的装料区域。有效加热区的确定按GB9452-88《热处理炉有效加热区测定方法》进行。 2.4炉温均匀性在正常工作条件和额定温度下，在热稳定状态时，同一时刻在规定的测温区域内，炉温的最高值与最低值之间的偏差。 2.5热处理变形由热处理引起的工件形状变化或尺寸的偏差。垂直于长度方向的变形叫做弯曲。 3、待氮化件 3.1待氮化件的材料待氮化件的材料，其化学成分应符合有关国家标准、部标准或厂标准的规定。 3.2待氮化件的原始状态数据对于待氮化件，应注明的原始状态数据包括： (1)材质代号或化学成分 (2)待氮化件的供货状态(铸件、锻件、棒料、半成品或成品件) (3)待氮化件的预先热处理状态(正火、退火、淬火+回火) 3.3待氮化件的外观、形状及尺寸 3.3.1工件的外观不允许有裂纹和影响热处理质量的锈蚀、氧化皮及碰伤。 3.3.2工件的简图或任务书，应注明主要尺寸，能准确地反映工件的形状。主要尺寸也可以通过实测获得。 4、热处理设备

4.1氮化加热设备氮化加热设备必须满足下列要求： 4.1.1在加热设备正常装炉量的情况下，有效加热区内的允许温度偏差不得超过±15℃，且温度可以调节和控制。 4.1.2氮化炉内的气体成分要保证抗蚀氮化的要求，而且可经调节。炉子要密封，炉气要循环。所用液氨的化学成分要稳定，有害杂质少。 4.2温度测定及温度控制设备 4.2.1氮化所使用的各种加热设备都应配有温度测定及温度控制装置，加热设备中的每个加热区都应配备跟踪处理温度与时间关系的记录装置。 4.2.2热电温度测定设备的指示器经校正后，其指示器上温度读数的总误差在预定温度≤400℃时≤±4℃，在预定温度＞400℃时≤±T/100℃，T为预定温度。 4.3设备的保养为了保证设备的精度和使用性能，应遵守热处理设备的操作规程和维修制度，并保存有关记录。其中温度测定及温度控制设备应遵守质量处仪表室的有关规定。 5、作业 5.1氮化前的准备工作 5.1.1对待氮化的工件进行检查和了解，并查阅有关工艺文件 (1)了解待氮化件的质量要求 (2)了解非氮化部位的防渗措施 (3)了解钢材的牌号或化学成分、预先热处理等情况。 5.1.2检查待氮化件的外表质量 (1)氮化前工件的表面粗糙度最好在0.8μm以下。 (2)检查工件表面是否有氧化皮、锈斑、油污。有锈斑者应先进行打磨，然后用汽油清洗；无锈斑者则可直接清洗。清洗后用洁净棉纱或布擦干，在1～～2hr内就应当装炉进行氮化处理。中间停留时间越短越好。 (3)检查工件表面，不允许有碰伤、裂纹、尖角及毛刺。必要时要进行探伤检验。 5.1.3清理氮化罐，并对液氨瓶、四通阀、流量计、氨分解测定器、干燥箱、加热炉及温度测控仪表等设备的状态作严格的检查，保证设备良好、管路畅通。 5.1.4根据工件的形状及技术要求，准备好必要的工夹具。 5.2装炉 5.2.1对工件进行绑扎。绑扎工件的铁丝和工夹具必须洁净。 5.2.2非氮化部位可用镀铜或镀锡保护，也可涂敷涂料(常用水玻璃+10～～20%石墨粉，涂层1～～1.5μm)。