小知识-调质与氮化的工艺衔接

钢的调质处理与氮化处理的工艺衔接

钢进行氮化处理，可以显著提高工件表面的耐磨性、耐腐蚀性、抗疲劳性能等。对于常用的合金结构钢和碳素结构钢，氮化前，必须进行调质处理，让其具有优良的综合力学性能。由于氮化后一般不再进行机械加工（少数情况下可以抛光），因此，控制氮化后工件的变形，是氮化处理质量控制的关键点之一。

引起工件氮化过程中变形的主要因素有几点。

1、调质处理对性能的不当要求导致回火温度偏低

对待要氮化处理的工件，调质处理应提出恰当的性能要求。一般按某一钢种正常的温度淬火。而不论何种结构钢，淬火后的回火，温度必须高于氮化温度30℃或更高，且回火保温时间必须充足。

钢的回火过程一般分为五个阶段，从室温至A1以下的较高温度，发生：碳原子偏聚-马氏体分解-残余奥氏体分解-渗碳体形成-α状态的变化和碳化物聚集长大。回火温度越高、或选定温度下回火保温时间恰当，这些转变越趋于彻底。

对应于每一回火温度，上述转变的程度不同；每一较高的回火温度，建立起一个相对于较低回火温度的稳态。较低温度回火建立的稳态仅是亚稳态，相对于较高的温度显微组织是不稳定的。一旦如此，工件组织会从亚稳态趋于建立一个新的稳态。这一过程带来的宏观变化就是工件体积的微小变化—零件的变形，以及力学性能的变化！

如果调质处理的回火温度低于或接近于氮化温度，这种变形和变化就不可避免的发生。

对策：将氮化前的调质处理工艺参数定为“工艺保证”。即规定淬火后的回火温度不得低于580~590℃（以氮化温度560℃为例）。此时设计和工艺人员不提调质状态的硬度要求，而是要求严格执行调质工艺，按规定的淬火、回火各项工艺参数【装炉量、装炉方式、升温速度、保温时间、淬火介质、冷却发生、回火温度、回火保温时间、回火后冷却方式等】操作。如果对调质有具体硬度要求，热处理过程就会为保证硬度合格而降低回火温度，给工件在随后的氮化过程中发生组织、性能继续变化的余地。

例如：42CrMo钢回火至600~620℃，力学性能仍较好。而45钢等碳素结构钢，为保证调质齿轮性能，回火温度到达500~520℃力学性能就不够高了；再经氮化处理不仅工件本体性能继续降低，很可能伴随变形的发生。

2 关注氮化工件正常的装载

氮化工件一般为精加工状态，氮化处理过程一般时间较长，如果工件装炉不当，变化也会发生。

3 氮化工件装炉后应随炉升温，不得在氮化温度进炉。

精加工状态的氮化工件，猛地遭遇氮化温度，因工件被加热的不均匀，会因热应力而变形。

4、工件氮化后应随炉降温，不得在氮化温度出炉。

精加工状态的氮化工件，猛地出炉冷却，因工件被冷却的不均匀，会因热应力而变形，还会导致氮化工件表面色泽变化。

2010.06.27