渗氮技术中的气体渗氮控制
渗氮材料使用温度
渗氮材料使用温度渗氮材料是一种通过在金属表面注入氮元素，使其表面形成氮化层来提高材料的硬度、耐磨性和腐蚀抗性的表面处理技术。
渗氮过程通常通过两种方法进行：盐浴渗氮和气体渗氮。
渗氮温度是影响渗氮层质量和性能的重要参数，不同材料的渗氮温度会有所不同。
一般而言，渗氮材料使用温度在400°C到600°C之间。
在这一温度范围内，氮气对金属材料的渗透性较好，可以获得均匀且致密的氮化层。
此时，渗氮速率较快，大约为每小时0.02mm。
而且，在较低温度下进行渗氮，可以减少材料的变形和残余应力。
然而，不同金属材料在渗氮时有不同的最佳温度范围。
比如对于碳钢材料，渗氮温度通常在500°C到570°C之间。
在这一温度范围内，可以获得较高的渗氮速率以及良好的氮化层均匀性。
同时，也要注意控制渗氮时间，在保证氮化层质量的前提下尽量缩短渗氮时间，以降低成本。
对于特殊钢材料如工具钢、铝合金等，渗氮温度可能会有所不同。
如对于工具钢，渗氮温度一般在500°C到560°C之间；对于铝合金，由于其熔点较低，渗氮温度一般在400°C到500°C之间。
另外，渗氮时间也是影响渗氮效果的重要因素。
一般来说，渗氮过程需要经历一段时间来达到理想的渗氮效果。
渗氮时间的长短与温度、渗氮深度、材料直径等因素有关。
通常情况下，渗氮时间在1到5小时之间。
总结起来，渗氮材料的使用温度一般在400°C到600°C之间，不同材料可能有不同的最佳温度范围。
控制好渗氮温度和时间可以得到均匀且致密的氮化层，提高材料的硬度和耐磨性。
气体渗氮作业指导书
气体渗氮作业指导书1．概述渗氮俗称氮化，通常是指把已经预备热处理（如调质）的工件放入含氮介质的密闭容器中，在一定温度和一定压力下保持适当时间，使含氮介质通过工件表面的触媒作用发生化学反应，分解为活性氮原子，然后又工件表面渗入，并通过扩散而形成一定深度的渗层的汉为机械化学热处理方法。
与渗碳不同的是：渗氮虽然也包括吸收、分解和扩散几个过程，但它的扩散是一种反应扩散，即氮原子由工件表面吸收后，经一系列化学反应和转化、传递向内部扩散。
2．施工过程2.1 清洗及防渗处理由于渗氮对工件表面的清洁程度要求非常高，因此工件必须进行严格的清洗，操作者清洗工件前，必须先洗净并擦干双手，然后用煤油或普通汽油附之以毛刷清洗工件。
工件清洗前应无锈迹，清洗后汉为机械不得沾染任何油腻和污渍，炉具、炉架均应进行刷洗或擦拭；困扎工件用的铁丝应事先去锌（高温烧掉或酸浸后清洗烘干），以免污染炉罐，影响炉内气氛。
根据图纸要求，对工件防渗区域进行防渗处理。
1、涂料的配制：粉料：粘结剂=10:2~3，充分搅拌，调成一定稠度的浆液。
2、涂料的覆盖：涂层厚度一般为0.2mm，若氮化时间超过60h，则为0.3-0.5mm。
涂层应在第一遍干后再刷第二遍。
3、涂料的干燥：阴干4-5h，即可进炉施工。
4、涂料的去除：用棉纱或刷子去除。
注：粘结剂尽量存放在10-40℃环境中，若有冻结，用50-60℃化冻。
2.2 装炉渗氮一般采用冷炉装料（按照工艺规程要求的装炉方式和装炉量装炉，以免工件变形和施渗不均），随炉升温。
在连续作业生产中，允许到温入炉（如出一炉，接着装一炉）。
炉盖密封后，应通氨（或氮气）排气30min，待炉内空气驱除殆尽，然后加压施渗。
2.3 设备操作1、根据《热处理氮化工艺卡片》调取程序号。
2、炉温升至100℃以前，开启冷却泵，保证循环冷却水畅通。
3、升温达到100℃以上，打开搅拌风扇。
装炉后温升至160-200℃时保持通入甲醇，滴量为40-60滴/分。
气体二段渗氮
气体二段渗氮气体二段渗氮是一种重要的气体处理技术，它可以有效地处理不同种类的气体，从而达到净化、脱硫等目的。
下面介绍的是关于气体二段渗氮的有关知识。
气体二段渗氮是一种重要的气体处理技术，用于净化含有有害成分的气体。
气体二段渗氮的主要流程是：先进行低温活性炭吸附（LAF），然后经过一段渗氮，再经过活性炭吸附（AC），最后经过二段渗氮。
在一段渗氮中，锌离子通过溶解空气中的氨气，将有害气体中的有害物质还原，从而使其失去毒性。
而在二段渗氮中，气体经过反应，将氨气的氮原子从气体中的有害物质中分离出来，使其完全去除。
气体二段渗氮不仅可以用于净化气体，还可以用于脱硫。
脱硫是一种技术，是指利用化学或物理过程，分离气体中含有硫的有害成分，将其分解成不污染环境的成分。
气体二段渗氮可以很好地脱硫，将空气中的硫化物经过净化后释放出来。
此外，气体二段渗氮还可以用于处理有机物，有助于净化空气质量，避免空气污染。
气体二段渗氮技术具有很多优炭，其首要优点是高效率。
由于其结构简单，运行成本低，所以它的处理效率要高于其他一段渗氮方法。
此外，它的应用更广泛，可以用于各种形式的气体处理。
同时，它的处理设备运行简单，控制简单，可以长期运行。
气体二段渗氮技术有助于净化空气，改善空气质量。
但是，它也有一些不足之处，比如安装复杂，维护成本较高，处理效率有时较低。
因此，要想得到最佳效果，就必须进行合理的设计和安装，确保其正常运行。
综上所述，气体二段渗氮是一种重要的气体处理技术，可以有效地净化气体，脱硫，改善空气质量。
不仅具有高效率、低成本、安装简单的优点，而且能够产生更稳定、可靠的效果，使气体处理获得良好的效果。
然而，安装和维护需要特殊的专业技术，而且处理效率也不一定高。
因此，在应用气体二段渗氮技术前，应充分考虑各方面的因素，最后才能获得最佳的应用效果。
齿轮渗氮、氮碳共渗工艺及质量控制
齿轮渗氮、氮碳共渗工艺及质量控制
齿轮渗氮是一种提高齿轮表面硬度和耐磨性的表面处理方法，可以通过在齿轮表面注入氮气，使其在表面形成氮化层。
齿轮渗氮的主要工艺包括气体渗氮和盐浴渗氮两种方法。
1. 气体渗氮工艺：气体渗氮是将齿轮置于渗氮炉中，通过加热至高温状态，然后通过氨气或氮气等气体进行渗透处理，使氮原子渗入齿轮表面形成氮化层。
这种工艺具有操作简单、渗透深度可控、成本较低等优点。
2. 盐浴渗氮工艺：盐浴渗氮是将齿轮浸入温度较高的盐浴溶液中进行处理，使盐浴溶液中的氮原子渗透到齿轮表面形成氮化层。
这种工艺渗透速度较快，渗透深度大，但操作复杂，成本较高。
质量控制是齿轮渗氮过程中非常重要的环节，主要包括以下几个方面：
1. 温度控制：温度是齿轮渗氮过程中的重要参数，需要控制在合适的范围内，以保证渗透效果和避免过热损坏齿轮。
2. 渗氮时间控制：渗氮时间是影响氮化层深度和均匀性的重要因素，需要根据齿轮的具体要求和设计要求来确定。
3. 渗氮介质控制：选择合适的渗氮介质对于渗透效果和氮化层质量都有重要影
响，需要根据具体情况进行选择。
4. 清洗和处理后的质量检验：渗氮后需要对齿轮进行清洗和处理，以去除表面的残留物，然后进行质量检验，包括硬度测试、金相分析、氮化层厚度测量等。
通过合理的工艺选择和质量控制，可以确保齿轮渗氮的效果和质量，提高齿轮的使用寿命和性能。
气体氮化工艺的作用、特点和应用
气体渗氮工艺和参数主要根据零件的渗氮层深度和表面硬度要求来确定。
常用渗氮工艺有三种：等温渗氮法.两段渗氮、三段渗氮。
其主要工艺参数（温度■时间.氨分解率）.作用、特点和应用如下。
等温渗氮法（一般渗氮法）等温渗氮温度一般为500~510°C ,保温时间48-WOh ,渗层深度可达0. 45〜0. 60mm ,表面硬度在900HV以上,渗氮层脆性较大。
7工艺内容及作用a.前期氨分解率控制在低限，使表面迅速形成弥散度大的氮化物，以获得高硬度的表面层。
b .后期氨分解率升高，使表层氮原子向内层扩散，增加渗层厚度。
c .为了降低渗层脆性，在渗氮结束前可进行2h扩散处理，以降低表层氮浓度。
这时氨分解率可控制在70%以上。
d .对变形要求比较严格的零件，渗氮结束后应炉冷至180- 200。
C出炉。
一般可冷至450。
C以下快冷。
2特点及应用a .渗氮温度低，零件变形小，可获得高硬度的表面层，操作简便，但渗氮层浅，生产周期长。
b.表面易产生富氮脆化层，有时还会有疏松层。
c.适用于渗氮层变形要求严，硬度要求高的零件。
两段渗氮两段渗氮为先在510。
C渗氮,再升高至530 ~ 540。
C渗氮，两段的保温时间相等或后段略长，其渗氮时间比等温渗氮少1/3左右。
表面硬度低，为30~50HV01工艺内容及作用a.一段渗氮的分解率较低，使表面可形成颗粒细小、弥散度高的氮化物，得到较高的表面硬度。
b.二段渗氮的温度和氨分解率升高，加速了氮的扩散，增加了渗层深度，缩短了生产周期，硬度梯度变得平缓，同时亦可减薄脆性的白亮层。
2特点及应用a.在保证表面得到高硬度的前提下可缩短生产周期，同时又可得到较深的渗氮层。
b.适用于渗氮层较深，要求表面较硬而结构简单的零件。
三段渗氮三段渗氮为510。
C渗氮，再升温至550 ~ 560。
C渗氮，然后降至520〜530。
C渗氮，保温时间大约各占1/3 ,渗速更快,表面硬度与两段渗氮相似，但变形略大一点。
漫谈二关于气体氮碳共渗软氮化表面白亮层的控制问题〖化学热处理〗热
漫谈二关于气体氮碳共渗软氮化表面白亮层的控制问题〖化学热处理〗热000000000000001，如果说渗氮的目标是希望表面获得少无白亮层又有足够深度的扩散层，同时要求保持心部调质状态的高强韧性--见漫谈(一);那么，氮碳共渗(含短时氮化)则希望表面获得一定厚度、性能优良的白亮层，至于氮碳共渗时产生的扩散层有多厚，以及对心部机械性能的要求上，除特殊要求(比如某些模具、高耐磨零件等)以外，一般不作明文规定。
这是这两种工艺方法在技术目标层面上最基本的区别。
2，氮碳共渗工艺覆盖的钢种很宽，几乎所有的钢牌号到铸铁都可以用得上。
氮碳共渗之所以应用如此广泛，是因为那一层厚度不大的白亮层，具有高硬度、高耐磨和有一定抗蚀能力，同时在钢表面形成压应力可以提高一些疲劳性能;其二，在价廉的碳素钢和低合金钢上，可以很容易获得较好的白亮层。
良好的性价比，使这种工艺技术在轻负荷零件、精密的机械零件以及某些大路货的耐大气腐蚀上得到设计师和厂商们的普遍赞誉和认可。
然而，必须指出，它不可能替代重负荷零件所需要的渗氮，就像目前的渗氮不能完全替代渗碳一样。
3，白亮层的控制主要有两个方面，一是厚度，二是相结构。
厚度要求取决于零件的服役条件，也受钢牌号和相结构的限制，最常见的要求是5~25μm范围内选择。
白亮层的相结构与脆性直接关联，获得性能比较良好的白亮层，应当以单相ε或单相γ，组织为上等，而不是现在大都是那种ε+γ，双相组织。
(参见.ge%3D2page=230楼'孤鸿踏雪'的帖子)。
由于形成γ，化合物的含氮量范围很窄，韧性较好的纯γ，的厚度只能很浅薄(有其特定用途)，获得一定厚度的单相ε组织就成了热处理工作者氮碳共渗当前追寻的一个课题(参见)。
由于技术方法对限制，目前相关标准中检测白亮层脆性等级的尺度较大，难以判别脆性程度上的细微差别，也就是说，同样都是1级水平，由于相结构上的差别在使用性能上将有所区分，然而，并没有引起工程界的特别注意。
金属热处理中渗氮工艺常识
金属热处理中渗氮工艺常识金属热处理中的各种渗氮工艺使氮原子渗入钢铁工件表层内的化学热处理工艺；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﹐氨气热分解產生活性氮原子﹐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。
钢铁渗氮的研究始於20世纪初﹐20年代以后获得工业应用。
最初的气体渗氮﹐仅限於含铬﹑铝的钢﹐后来才扩大到其他钢种。
从70年{BANNED}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。
渗入钢中的氮一方面由表及裡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﹐但由於心部硬度较低﹐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。
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。
它适用於38CrMnAc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﹐可用於精度要求高﹑又有耐磨要求的零件﹐如鏜床鏜杆和主轴﹑磨床主轴﹑气缸套筒等。
但由於渗氮层较薄﹐不适於承受重载的耐磨零件。
气体参氮可採用一般渗氮法(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。
这种工艺适用於渗层浅﹑畸变要求严﹑硬度要求高的零件﹐但处理时间过长。
气体渗氮工艺
气体渗氮工艺1 气体渗氮原理气体渗氮一般使用无水氨气(或氨+氢，或氨+氮)作为供氮介质。
整个渗氮过程可分为分解、吸收及扩散三个过程，即氨的分解、钢件表面吸收氮原子、氮原子从表面向里扩散。
影响渗氮的因素很多，如温度、时间、压力、介质成分以及零件钢材成分和组织等。
只有合理地控制这些因素，才能获得满意的渗氮结果。
Fe-N系在渗氮过程中通常可以形成以下五种相：(1) α相氮在α-Fe中的间隙固溶体亦称含氮铁素体，体心立方点阵。
590℃时，氮在α-Fe中的溶解度最大，wN ≈0.1%。
随着温度下降，100℃时wN＝0.001%。
α相在缓慢冷却过程中将析出γ′相。
(2) γ相氮在γ-Fe中的间隙固溶体亦称含氮奥氏体，面心立方点阵，存在于共析温度590℃以上。
在650℃时，氮的最大溶解度为wN＝2.8%。
缓冷时，在590℃发生γ相共析转变，生成共析组织(α+γ′);如果快冷，则形成含氮的马氏体。
(3) γ′相以Fe4N为基体的固溶体，氮质量分数wN的变化范围为5.7%～6.1%。
当氮质量分数wN 为5.9%时，成分符合Fe4N，晶体结构为氮原子占据面心立方晶格的间隙位置上。
γ′相在680℃以下稳定存在，680℃以上转变为ε相。
(4) ε相以Fe3N为基体的固溶体，wN＝8.25%～11.0%，其晶体结构为在铁原子组成的密集六方晶格的间隙位置上分布着氮原子。
随着温度的降低，ε相中不断析出γ′相。
(5) ξ相为斜方晶格的间隙化合物，氮原子有序地分布于它的间隙位置。
wN＝11.0%～11.35%，分子式为Fe2N。
温度高于490℃时，ξ相转变为ε相。
渗氮通常在共析温度(590℃)以下进行。
纯铁渗氮后，缓冷至室温，渗氮层达组织由表及里为ε→ε+γ′→γ′→γ′+α→α。
如果表面氮质量分数wN到11.0%左右，则ε相可能转变为ξ相。
因ε、γ′和ξ相抗蚀性很强，在金相显微镜下为一个白亮层，难以清晰区分。
当渗氮温度超过590℃时，纯铁在室温的渗氮层组织由表及里为ε→ε+γ′→γ′→(α+γ′)共析→α+γ′。
[原创]渗氮处理
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渗氮处理气体渗氮在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、?压机用?造模、螺?、连?、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。
合金钢表面渗氮处理
合金钢表面渗氮处理合金钢表面渗氮处理是一种常见的表面改性技术，通过将氮元素引入合金钢的表层，改善了其硬度、耐磨性和耐蚀性，提高了材料的综合性能。
本文将从渗氮的原理、渗氮方法和渗氮处理的效果等方面进行详细介绍。
一、渗氮原理合金钢表面渗氮处理是利用氮在高温下与钢的表面发生化学反应的特性，将氮原子引入钢材表层。
这种处理方法可以通过多种方式实现，包括气体渗氮、盐浴渗氮、浆料渗氮和离子渗氮等。
其中，离子渗氮是一种较为常用的方法。
在渗氮过程中，渗氮源通常是氨气，通过将氨气电离成氮离子，然后在高温下将氮离子引入合金钢表面，实现渗氮。
二、渗氮方法1. 气体渗氮：将氨气或氮气通入渗氮炉中，在高温下使氨气或氮气分解产生游离的氮原子，然后通过扩散作用将氮原子渗透到合金钢表面。
这种方法操作简单，成本较低，但渗层深度较浅，一般不超过0.5mm。
2. 盐浴渗氮：将含有氮化物的盐浴加热至高温，然后将合金钢浸入盐浴中进行渗氮处理。
这种方法渗层深度较大，一般可达1-2mm，但温度较高，对钢材的变形和热应力有一定影响。
3. 浆料渗氮：将氮化物粉末与助剂混合成浆料，然后将浆料涂覆在合金钢表面，在高温下使氮化物分解，将氮原子渗透到钢材表层。
这种方法对钢材的变形和热应力影响较小，但渗层深度较浅。
4. 离子渗氮：在真空或氮气气氛中，通过电离氨气产生氮离子，然后加速氮离子并引入合金钢表面，实现渗氮。
这种方法操作灵活，渗层深度可控制，且渗层均匀。
三、渗氮处理的效果合金钢表面渗氮处理后，可以显著提高钢材的硬度和耐磨性，使其具有较好的耐磨性能。
渗氮处理后的合金钢表面形成了一层硬度较高的氮化物，这种氮化物可以在摩擦和磨损过程中起到保护作用。
同时，渗氮处理还可以显著提高合金钢的耐蚀性能，使其在恶劣环境下具有更好的抗腐蚀能力。
此外，渗氮处理还可以提高合金钢的疲劳强度和抗氢脆性能，延长材料的使用寿命。
合金钢表面渗氮处理是一种有效的表面改性技术，通过引入氮元素，可以显著改善合金钢的硬度、耐磨性和耐蚀性，提高材料的综合性能。
渗氮处理
单体内
600以下
600以上
45
60
同一批次
600以下
600以上
70
100
窒化处理后的化合物层厚度（均匀性）一般满足以下要求： 单位：um
化合物层深度
单体内
深度偏差
同一批次
5以下
2
3
5-10 10-20 20以上
4
5
6
7
8
10
参考JIS B 6915:1998
谢谢！Leabharlann 铜箔 氮化层芯材膜厚块
金相分析仪
化合物层厚度
主要是Ｆe3N及少量Fe4C
S45C系列用３％硝酸（HNO3）＋９７％乙醇（C2H6O）溶液腐蚀 SUM系列用五水硫酸铜(CuSO4.5H2O)＋盐酸（HCl）溶液腐蚀
窒化处理后的样品硬度（均匀性）一般满足以下要求： 单位：um
HV 实际值
HV(max-min)
气体渗氮技术流程
表面清 洗
气体去油，氧 化铝粉将表面 作喷砂处理
二选一
表面加以磷 酸皮膜处理
加热
同时进行
排除空 气
渗氮炉
渗氮处理
（520C。左右， 4-10h）
氮化处理 冷却
热交换机 启动
气体渗氮的三种方法
一段式渗氮法
等温渗氮也称一段式渗氮法。 它是在恒温下进行长时间保温的 渗氮工艺，渗氮温度510~530℃， 其渗氮工艺曲线如图所示。
特点：三段式渗氮能进一步提高渗氮速度，但硬度比一般渗氮工艺 低，脆性、变形等比一般渗氮工艺略大。
渗氮注意事项
(1)渗氮前的预备热处理调质--渗氮工件在渗氮前应进行调质处理,以 获得回火索氏体组织.调质处理回火温度一般高于渗氮温度. (2)渗氮前的预备热处理去应力处理--渗氮前应尽量消除机械加工过 程中产生的内应力以稳定零件尺寸.消除应力的温度均应低于回火温 度,保温时间比回火时间要长些,再缓慢冷却到室温.断面尺寸较大的 零件不宜用正火.工模具钢必须采用淬火回火,不得用退火. (3)渗氮零件的表面粗糙度Ra应小于1.6um,表面不得有拉毛、碰伤及 生锈等缺陷.不能及 时处理的零件须涂油保护,以免生锈.吊装入炉时 再用清洁汽油擦净以保证清洁度. (4)含有尖角和锐边的工件,不宜进行氮化处理. (5)局部不氮化部位的保护,不宜用留加工余量的方法. (6)表面未经磨削处理的工件,不得进行氮化
快速气体渗氮工艺：高温渗氮和稀土催渗
氮化物 白亮 层厚度／ 零件硬度 脆性（ 疏松（ 级） 级 ｍ ｍ （ ） 级 Ｈ Ｖ
２ Ｏ－ ２ ０１ ５ ６０ ３ １ ｌ
材料 渗氮温度 氨分解率 渗氮 层深 工艺时间 ／ ℃ （ ％） ／１ｌ ｎＩ Ｔ ／ ｌ ｌ
碳 ，采 用 两 段 渗碳 工 艺 ，容 易导 致 渗 层表 面 形 成 网 状 和块 状 碳 化 物 。而 采 用 缓 冲渗 碳 工 艺 ，可 在 渗 层
２ 高温渗氮 的优缺点 ．
采 用 高 温 渗 氮具 有 以 下 优 点 ：①提 高 氮 在 ｖ 对 两 种 不 同工 艺 处理 后 的零 件 齿 部 进行 了硬 度 测试 ，测 试 结 果 表 明 ，经 两 种 不 同工 艺 处 理后 ，零
４ Ｃ ｏ ２ Ｍ ５Ｏ ２ ３ ０～ ５ Ｏ
工件畸变主要通过装炉 、升降温速度 、出炉温 度等方面进行控制 ，经过对高温渗氮后的齿 圈进行
等多种 因素有关 ，一旦加入过量 ，反而会使渗速 下 降 ，并使金相组织恶化 ，因此生产前需要进行大量 试验验证 ，不适用于单件或小批量零件的生产。② 加入稀土元素对设备有一定损害。③近年来稀土价 格大幅上涨 ，增加了稀土催渗的成本 。
／ ｍｍ
０． ６１ Ｏ．２ ６ Ｏ．ｏ ６
表２ 渗氮工艺参数与随炉试样渗氮层深
材料 渗氮温度Ｆ 氦分解率 工艺时间／ 试样渗氮层深 Ｃ ｈ
（ ％）
５０ ２ ４ Ｃｒ ｏ ２ Ｍ ５０ ４ ５５ ０ ３ ０～ ５ Ｏ ３ ０～ ５ ０ ３ ０～ ５ Ｏ ７ ５ ４ ７ ３ ８
组 成 、渗 氮 炉容 量 、工件 形 状 、装 炉 量 、装 炉 方式
快速气体渗氮工艺：
高温渗氮和稀土催渗
渗碳 渗氮、氮碳共渗标准
渗碳渗氮、氮碳共渗标准通俗地说，不锈钢就是不容易生锈的钢，实际上一部分不锈钢，既有不锈性，又有耐酸性（耐蚀性）。
不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜（钝化膜）的形成。
这种不锈性和耐蚀性是相对的。
试验表明，钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中，其耐蚀性随钢中铬含水量的增加而提高，当铬含量达到一定的百分比时，钢的耐蚀性发生突变，即从易生锈到不易生锈，从不耐蚀到耐腐蚀。
不锈钢的分类方法很多。
按室温下的组织结构分类，有马氏体型、奥氏体型、铁素体和双相不锈钢；按主要化学成分分类，基本上可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大系统；按用途分则有耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐海水不锈钢等等，按耐蚀类型分可分为耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、耐晶间腐蚀不锈钢等；按功能特点分类又可分为无磁不锈钢、易切削不锈钢、低温不锈钢、高强度不锈钢等等。
由于不锈钢材具有优异的耐蚀性、成型性、相容性以及在很宽温度范围内的强韧性等系列特点，所以在重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等行业中获取得广泛的应用。
奥氏体不锈钢在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。
钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。
奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni 系列钢。
奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化。
如加入S，Ca，Se，Te等元素，则具有良好的易切削性。
此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外，如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。
此类钢中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni，就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。
高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸肯有良好的耐蚀性。
由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能，在各行各业中获得了广泛的应用。
铁素体不锈钢在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。
金属热处理中渗氮工艺常识
离子渗氮：
离子渗氮又称辉光渗氮﹐是利用辉光放电原理进行的。把金属工件作为阴极放入通有含氮介质的负压容器中﹐通电后介质中的氮氢原子被电离﹐在阴阳极之间形成等离子区。在等离子区强电场作用下﹐氮和氢的正离子以高速向工件表面轰击。离子的高动能转变为热能﹐加热工件表面至所需温度。由於离子的轰击﹐工件表面產生原子溅射﹐因而得到净化﹐同时由於吸附和扩散作用﹐氮遂渗入工件表面。
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﹑气体燃烧產物等的腐蚀。
正常的气体渗般不影响使用。
气体参氮可採用一般渗氮法(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。这种工艺适用於渗层浅﹑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採用不同温度﹑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。
3.氨的分解率
渗氮是其它合金元素与初生态的氮接触而进行(初生态氮的产生，由氨气与加热中的零件接触时零件本身成为触媒而促进氨的分解)，虽然在各种分解率的氨气下，皆可渗氮，但一般都采用15～30%的分解率，并按渗氮所需厚度保持4～10小时，处理温度保持在520℃左右。
4.冷却
大部份的工业用渗氮炉都有热交换机，在渗氮工作完成后冷却加热炉及被处理零件。即渗氮完成后，将加热电源关闭，使炉温降低约50℃，然后将氨的流量增加一倍后开启热交换机，此时须注重确认炉内压力为正压。等候导入炉中的氨气安定后，即可减少氨的流量至保持炉内正压为止，当炉温下降至150℃以下时，方可启开炉盖。
气体渗氮热处理白亮层工艺控制研究
气体渗氮热处理白亮层工艺控制研究摘要： 42CrMo齿轮的气体渗氮时前期采用较高氮浓度气氛进行渗氮以形成浅薄的白亮层组织，之后采用较低氮浓度进行渗氮达到层深并控制白亮层深度。
强渗时过低氨气浓度易导致表面氮浓度过低产生渗层不均和硬度偏低。
扩散氨气浓度过低，活性氮逸散易导致白亮层疏松加剧。
对工艺参数进行工艺研究，实现了对于白亮层厚度的控定量制，提升了工艺质量稳定性。
关键词：42CrMo 气体渗氮白亮层疏松钢的热处理是钢在固态下，采用适当的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需要的组织结构，实现所需性能的工艺。
常见的的热处理工艺除了有“四把火”的普通热处理，主要有表面淬火和化学表面热处理处理工艺为主的表面硬化工艺。
其中，化学热处理中渗碳和渗氮是最传统的表面硬化工艺。
渗氮能提高钢铁零件的表面硬度，从而提升耐磨性、疲劳性能及抗腐蚀性能。
渗氮有多种的工艺类型，其中气体渗氮是最传统和成熟的工艺，广泛用于模具、汽车、工程机械等行业。
1. 气体渗氮工艺渗氮使用氨气作为渗氮介质，在500℃~540℃时，发生如下分解反应[2]：2NH3 3H2+2【N】当活性氮原子遇到铁原子时则发生反应：Fe+【N】Fe（N）、nFe+【N】Fe n N。
随着氮不断渗入达到α-Fe中的溶解度后，表面产生γ′相氮化物层。
达到饱和浓度极限后，表面形成氮含量更高的ε和γ′相。
γ′是以Fe4N为基的固溶体，ε相是以Fe2~3N为基的固溶体[3]。
在做渗层金相检测时，表面的ε或γ′相抗蚀能力较强，在金相显微镜下为一个白亮的化合物层，称为白亮层。
2.齿轮渗氮的要求白亮层有一定脆性,承受交变冲击载荷的工件，需控制深度,以避免其抗冲击及承载能力差的问题。
齿轮在进行承载能力计算时，对于渗氮后齿轮表面的白亮层的深度有要求，需不超过25微米[4]。
但白亮层有较高的氮浓度，对于氮原子的渗入，相当于持续稳定的氮原子的传递通道。
如无白亮层易出现渗氮层深不均现象[5]。
不锈钢气体渗氮过程中难点与解决方案
四、结语
（ ）实际生产中，３ ｒ３滑板渗氮最佳工艺方 为 １ Ｃ１
工件表面涂覆氯化钛 ，氮化时加 Ｎ １ 氮法 ，可以省 ＨＣ渗
去渗氮前去除钝化膜工序 。 （ ）３ ｒ３滑板渗氮温度为 ５ ０～５０ ，分解率采 ２ Ｃ１ ５ ７％ 用 ２％ 一 ０ ５ ４ ％较为合适 。ＭＷ （００ ４ ２ ２ １０ １ ）
（ ）渗氮时要有 良好的密封 性 ，炉压维 持在 １０ ３ ００
—
１０ Ｐ ，不锈钢氮化效果最好。 ９０ ａ
４ ＴＣ。 ． ｉＩ催渗
基于对试验 的更 高要 求 ，对 比 ２ ｒ３氮化 后高 达 Ｃ１ ９０ Ｖ的性 能 数 据 可 发现 ，上 述 方法 还 没 有 发 掘 出 ０Ｈ ３ ｒ３材料氮化的最大潜力。我们采取氮化 工件表面涂 Ｃ１
从表 ４数据分析 ，３ ｒ３滑板渗氮时加 Ｎ Ｉ Ｃ１ Ｈ Ｃ 去除 钝化膜的效果较好 ，氮化效 果与渗氮前工件是否酸洗无 关 ，其操 作方法也 比较 实用 ，是一种理想 的催渗 方法 ，
可满足设计的要求 。
处， 堵塞管道，使其作用极大地受到 限制 。应及时用铁
丝疏通排气 口，使氯化铵白烟排除到炉外。
氮化 后 表 面硬 度 Ｈ ３ Ｖ
５ ０、５ ０ ６ ８ ５ ５、５ ５ ７ ８ ５ ５、５ ５ ６ ９ ５ ５、５ ５ ８ ７
渗 氮层 深 度／ ｍ ｍ
０ ３ ～０ ３ ．４ ． ８ Ｏ ３ ． ２～０ ３ ． ６ Ｏ ３ ～０ ３ ．Ｏ ． ５ Ｏ ３ ～Ｏ ３ ．Ｏ ． ５
度加大 、脆性增大现 象 ，主要原 因是 晶界含 ｃ 碳化物 ｒ
滑板 出炉后 ，表 面无 麻点 ，排 气 口无 白色氯化 铵
结 晶 ，说 明 ＮＨ Ｃ １的加 入 量 在 中下 限 。检 查 结 果 见
精密气体渗氮热处理技术要求
精密气体渗氮热处理技术要求
精密气体渗氮热处理技术是一种将氮气注入金属表面并在高温下进行加工处理的方法。
这种方法可以显著提高材料表面的硬度、耐磨性和耐蚀性。
为了实现这种技术，需要满足以下要求：
1. 渗透剂：渗透剂是实现气体渗氮的关键。
渗透剂应具有良好的氮气传递性能和高渗氮效率。
同时，还需要考虑渗透剂对金属材料的影响，如渗透剂是否会导致应力集中和化学变化等。
2. 温度和时间：渗透过程需要在高温下进行，一般在750-1050℃的范围内。
温度越高，渗透速度越快，但过高的温度会损害材料的性能。
渗透时间应根据材料的厚度和要求的渗透深度进行确定。
3. 气氛控制：气氛控制是保证气体渗氮效果的重要因素之一。
在渗透过程中，应保持氮气的纯度和温度，并控制氢气和氧气等其他杂质的浓度。
4. 热处理设备：热处理设备应具有均匀的加热能力和精确的温度控制功能。
渗氮前应对设备进行清洁，以防止杂质和污染物影响加工质量。
综上所述，实现精密气体渗氮热处理技术需要对渗透剂、温度和时间、气氛控制以及热处理设备等方面有深入的了解和掌握。
同时，还需要进行严格的工艺控制和质量管理，以确保加工质量和产品性能稳定可靠。
真空渗氮工艺参数
真空渗氮工艺参数
真空渗氮工艺是一种常用的表面硬化工艺，可以显著提高材料的硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能。
其主要原理是在真空环境中，利用气体在高温高压下的扩散作用，将氮原子渗透到材料表面，形成一层氮化物膜。
实际应用中，真空渗氮工艺的参数很重要，包括温度、压力、时间等因素。
下面详细介绍这些参数的影响及优化方法。
温度是影响真空渗氮效果的关键参数之一。
通常情况下，温度越高，渗透速度越快，但过高的温度会导致材料的变形、烧损等问题。
因此，需要在保证渗透速度的基础上，控制温度在适当的范围内，一般在850℃~1050℃之间。
压力也是影响真空渗氮效果的重要因素。
压力越高，氮原子扩散的速度越快，但过高的压力会增加设备成本、加热功率等方面的负担。
因此，需要在保证渗透速度的基础上，控制压力在适当的范围内，一般在2Pa~100Pa之间。
时间是影响真空渗氮效果的另一个关键参数。
时间越长，渗透深度越大，但过长的时间会造成设备的浪费，同时也会增加表面脆性等问题。
因此，需要在保证渗透深度的基础上，控制渗透时间在适当的范围内，一般在4~16小时之间。
综上所述，真空渗氮工艺的参数需要在多个方面进行考虑和优化，以达到最佳的表面硬化效果。
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渗氮技术中的气体渗氮控制
渗氮处理技术
零件的渗氮效果直接影响其工作效率，为此针对不同氮化要求，第一线的技术达人们探索出了不同的渗氮工艺，并在工业上广泛应用。
常用渗氮处理中的气体渗氮，因其理论简单、操作方便而得以广泛运用，但气体渗氮时间长，如果控制不好，易出现最外层氮化物质脆，在冲击载荷作用下易剥落，所以限制了应用范围。
随着生产上对于渗氮工艺的要求越来越高，相继出现了各类渗氮方法，如盐浴软氮化、气体软氮化、真空氮化等，这些技术的运用对缩短氮化时间，提高氮化氮层质量有着重要意义。
渗氮处理有哪些实用
经渗氮处理，零件能获得好的表面硬度（67-72HRC）、良好的耐磨性、耐腐蚀性、高温稳定和高疲劳强度。
这些优良的性能使渗氮钢广泛应用于制造各类重要零件，如燃油喷射系统中的精密件、发动机气缸、阀杆等。
渗氮处理与渗碳处理都是常用的表面强化方法，两者各有优势。
气体渗氮控制设备的进展
在今后，渗氮技术应逐渐向渗氮时间短、渗层深、能耗低、绿色经济的方向转变。
这就要求从生产工艺的角度、设备选择等方面进行改进和创新。
在气体渗氮或碳氮共渗气氛中，通常采用氨气或以氨气为主的气体作为原料气。
依据原理，炉气氮势与氨分解率有直接关系。
常规情况下，可以使用泡泡瓶、氢探头进行控制。
最新的研究发现，通入炉内的气氛除氨气之外，还通入了加快气氛冲刷速度的氮气、氧化及后氧化过程中所需的CO2、甲醇、水等其它气氛时，传统的测量会出现渗氮工艺偏差，甚至报废整炉工件的情况。
武汉华敏进行了深入研究，最新的热处理氮控系统的能够精确计算氢含量，相较于传统的铂比热导传感器，在测量精度、灵敏度，温度漂移小等方向有很大的提升。
并且在氢探头内置进口MEMS热导传感器，利用H2气体和其他气体热导率差异很大的特性对被测气氛中的氢含量进行测量。