工艺参数对H13钢离子渗氮层性能的影响

吕
ｉ
＼
图３ 渗氮温度对表面硬度的影响 （ 保温时间 １ｈ ０）
嗵 骧 骢
２ 保 温 时 间ห้องสมุดไป่ตู้ 渗 氮 层 表 面 硬 度 的 影 响 ．
图 ４为 渗 氮 温 度 ５ ０ 、工 作 压 力 ３ ０ ａ条 件 ０％ ０Ｐ 下 ，表 面硬度 随渗 氮 保 温 时 间 的变 化 曲线 。 可 以看
要 取决 于氮 化 物 的 弥 散 度 ，弥 散 度 越 大 硬 度 越 高 。 温度低 时原 子 活 性 小 ，氮 的扩 散相 对 困难 ，不 利 于 氮化物 的形 成 ；温 度 很 高 时 氮 化 物粗 化 并 聚 集 ，弥 散 度减 小 ，硬 度降低 。
距表 面 距离 ｍ
（ ）硬度梯度曲线 ａ
压应 力 随渗 氮 温度 的增 大 和 时 间 延 长 而增 大 。残 留 压应 力对 于提 高 模 具 疲 劳 强度 以及 增 加 模 具 寿命 非 常有 利 。
减 小 ，呈 现 对 数 增 加 ，基 本 符 合 扩 散 机 理 。此 外 ，
在 ４ ０～５ ０ 内渗氮对 基体硬 度无 影响 。 ８ ４℃ 图６ ａ为 渗氮 温 度 ５ ０Ｃ、工 作 压 力 ３ ０ ａ条件 ０ｏ ０Ｐ
（ ）硬 度梯 度 曲线 ａ
图７ 工艺参数对表面残留应力 的影响
三 、模 具应 用效 果
对 链轨 节锻 造模具 进 行 ５ ０ ×１ｈ离子 渗 氮 处 ｏ℃ ０
理后 ，每副 模 具 锻 打 锻 件 数 从 约 ９０ ００件 提 高 到 约 １ ０ 件 ，模 具 使 用 寿 命 提 高 了 近 ３ ％ ，生 产 效 率 ２００ ０
度 逐渐 降低 。这 是 因 为保 温 时 间延 长 ，表 层 氮 原 子
向内扩 散 比 较 完 全 ，表 层 氮 化 物 分 解 ，硬 度 降 低 。 同时 ，随 着保 温 时 间增 加 ，氮 化 物 聚 集 长 大 ，弥 散 度 减小 ，硬度 降低 。
试 样 表
＞
◇ 层 ◇
理想 。
图６ 保温时间对渗层硬度梯度和厚度的影响 （ 渗氮温度５０ ０℃）
（ ）随着 保温 时 间的增加 ，表 面 硬度 逐渐 降低 ； ２
渗 氮层厚 度 逐 渐增 加 ，增 加 幅度 逐 渐 减 缓 ；渗氮 层 硬 度梯度 分布更 为理 想 。
图５ ａ为渗氮 时间 １ｈ ０ 、工作 压 力 ３ ０ ａ条件 下 ， ０Ｐ
经不 同温度 渗氮 的 Ｈ ３ 硬度梯 度 曲 线 ，图 ５ 为 渗 １钢 ｂ
氮层 厚度 随 渗氮 温 度 的 变 化 曲 线 。 由图 可 见 ，随 着
硬度随 渗氮 温 度 的 变化 曲线 。 可 以看 出 ，经 离 子 渗
处 理
Ｔｅｔ ｅｔ ｒａｍ ｎ
在显微 硬度仪 上 进 行显 微硬 度 测 定 （ 荷砝 码 载 ３０ ，加 载 １ｓ ，硬化 层 硬 度 梯 度 测 试 方 法 如 图 ２ ０ｇ ２） 所示 ，使用 Ｘ— ａ ｒｙ残 留应力 测试 分 析 仪进 行 试样 表
面残 留应力 的测试 。
氮 层硬 度梯 度 分 布 较 为理 想 。保 温 时 间越 长 ，氮 向
（）渗氮温度的影响 （ ａ 保温时间 １ｈ ０）
基体扩散越充分，硬化层厚度越大。
—
∞ 如 ∞ 如 ∞ 如 ∞ 如 ０
＞
保 温 时 ｆ／ 可ｈ
（ ）保温时间的影响 （ ｂ 渗氮温度 ５０ ０％） 距表面距离／ｍ Ｉ ． ｔ
出 ，经 ６～１ ｈ渗 氮 ，Ｈ１ 钢 的 表 面 硬 度 均 可 达 ８ ３
渗氮温度／ ℃ （ ）渗氮层厚度变化曲线 ｂ
图 ５ 渗氮温度对渗层硬度梯度和厚度的影响 （ 保温时间 １ｈ ０）
９０ Ｖ 以上 。随 渗 氮 保 温 时 间 的延 长 ，渗 层 表 面 硬 ０Ｈ
４ ８
熊 参 工 磊 。
Ｒ
恻
鼬
下 ，经 不同保 温时 间 Ｈ ３ 的硬 度 梯 度 曲线 。图 ６ １钢 ｂ
为不 同保温 时 间 下 的 硬化 层 厚 度 变 化 曲线 。可 以看 出 ，随 着保 温 时 间 的延 长 ，渗层 厚 度逐 渐 增 加 ，但
渗氮温度／ ℃
增 加 幅度逐渐 减缓 。其 中保 温 时间 １ｈ ４ 、１ｈ ０ 、１ｈ ８ 渗
大 为提 高 ，取得 了显著 的经济 效益 。
四 、结语
（ ）随着 渗 氮 温度 的增 加 ，表 面 硬 度先 升高 后 １
缓慢 降低 ，在 ５ ０ 出现极 大值 ；渗 氮层 厚度 逐渐 增 ０％
（ ） 渗层厚 度变 化 曲线 ｂ
加 ，增 加 幅度 逐 渐 减 缓 ；渗氮 层硬 度 梯 度 分 布 较 为
处 理
Ｔ ｅｔ ｅ ｔ ｒ ａｍ ｎ
性 氮原 子在 试 样 表 面 的 吸 附 增 多 ，原 子 活 性 增 大 ， 氮 的扩 散相 对 容 易 ，氮 的 扩 散速 度 显 著 增 大 ，同 时 也 加快 了渗 层 对 活性 氮 原 子 的吸 收 过程 ，因此 硬化 层 厚度 也随着 增加 。渗氮 温度从 ４ ０Ｃ提高 到 ５ ０Ｃ， ８ｏ ０ｏ 渗 层厚度 增加 明显 ，５ ０Ｃ以后 ，渗 层厚 度 增 加趋 势 ０￣
氮后 ，Ｈ１ 的表 面硬度 均可 达 １０ Ｈ 以上 。相 比 ３钢 ００ Ｖ 渗氮前 硬度 提 高 了 近 １倍 。 随 渗氮 温 度 的升 高 ，渗
渗氮温度的提高 ，渗氮层厚度逐渐增加，且渗氮层
硬度 梯度分 布较 为理想 。这是 因为 随着温度升 高 ，活
层 的表 面 硬 度 先 升 高 后 降 低 ，渗 氮 温 度 超 过 ５０ ０％ 后 ，硬 度降低 缓 慢 。这 是 因 为 渗 氮后 的表 面 硬 度 主
◇
图 ２ 硬度梯度测试方法
◇
醋 精
保温时间／ ｝ ｌ
图４ 保温时间对表面硬度的影响 （ 渗氮温度 ５０ ０％）
二 、试 验结 果及分 析
１ 渗 氦温 度 对 渗 氮 层 表 面 硬 度 的 影 响 ．
图 ３为渗氮 １ ｈ ０ 、工 作压 力 ３ ０ ａ 件下 ，表面 ０Ｐ 条
３ ．渗氮 温度和保温 时间对渗氮层厚 度的影 响