氮化工艺中的事项

离子氮化及优点:

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，可自由地调节化合物层的相组成，从而获得预期的机械性能。

⑥离子氮化从380℃起即可进行氮化处理，此外，对钛等特殊材料也可在850℃的高温下进行氮化处理，因而适应范围十分广泛。

⑦由于离子氮化是在低气压下以离子注入的方式进行，因而耗气量极少（仅为气体渗氮的百分之几），可大大降低处

离子氮化的常见缺陷:

一、硬度偏低

生产实践中，工件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：有设备方面的原因，如系统漏气造成氧化；有选材方面的原因，如材料选择不恰当；有前期热处理方面的原因，如基本硬度太低，表面脱碳等；有工艺方面的原因，如氮化温度过高或过低，时间短或氮势不足而造成渗层太薄等等。只有根据具体情况，找准原因，问题才会得以解决。

二、硬度和渗层不均匀

装炉方式不当，气压调节不当(如供气量过大)，温度不均，小孔、窄缝未屏蔽造成局面过热等均会造成硬度和渗层不均匀。

三、变形超差

变形是难以杜绝的，对易变形件，采取以下措施，有利于减小变形。氮化前应进行稳定化处理(处理次数可以是几次)直至将氮化前的变形量控制在很小的范围内(一般不应超过氮化后允许变形量的50％)；氮化过程中的升、降温速度应缓慢；保温阶段尽量使工件各处的温度均匀一致。对变形要求严格的工件，如果工艺许可，尽可能采用较低的氮化温度。

四、处观质量差

氮化件出炉后首先用肉眼检查外观质量，钢铁零件经氮化处理后表面通常呈银灰色或暗灰色（不同材质的工件，离子氮化后其表面颜色略有区别），钛及钛合金件表面应呈金黄色。离子渗氮后工件表面不应有明显的电弧烧伤和剥落等缺陷，这些要求在正常情况下是完全可以达到的。不正常的氮化颜色有以下一些情况：

１、表面电弧烧伤：主要是由于工件表面、工件上的小孔中或焊接件的空腔内及组合件的接合面上存在含油杂质，引起强烈弧光放电所致。

２、表面剥落起皮：产生起皮的机理还不十分清楚，但在生产实践中，工件表面清理不净、脱碳或气份中含氧量过多、氮化温度过高等有时会产生起皮。

３、表面发蓝或呈紫蓝色

这是氧化造成的，如果氧化是在氮化结束后停炉过程中产生的，则仅影响外观质量，对渗层硬度、深度无影响。如果氧化是在氮化过程中产生的，则将不仅影响到产品外观，而且将直接影响到渗层硬度和深度。

表面发蓝的原因可能有：炉子系统漏气，气氛中含水及含氧量过多；工件各处的温度不均匀，温度过低的部位由于渗氮较弱而呈绿色；冷却时工件各部位冷速不一致，冷得慢的部位可能呈蓝色。

４、表面发黑

这对将氮化作为最后一道工序的零件将影响外观，但一般不影响渗层硬度和深度。产生这种现象的原因可能是：炉子系统漏气，气氛中含水量及含氧量过高；温度过高；工件上的油污及氧化皮未去净等。

五、脉状氮化物

脉状氮化物通常又俗称脉状组织，是指扩散层中与表面平行走向呈白色波纹状的氮化物。其形成机理尚无论，一般认为与合金元素的晶界偏聚及氮原子的扩散有关。因此，控制合金元素偏聚的措施均有利于减轻脉状氮化物的形成。工艺参数方面，氮化温度越高，保温时间越长,越易促进脉状组织的形成，如工件的棱角处，因氮化温度相对较高，脉状组织比其它部位严重得

离子氮化后零件的“肿胀”现象及防治对策

一、“肿胀”的本质

离子氮化后零件的“肿胀”实际上是零件尺寸变化的一种表现形式。尺寸变化是由于氮化时工件表面吸收了大量的氮原子，生成各种氮化物或工件表层原始组织的晶格常数增大所致，宏观上则表现为表层体积的略微增加。

氮化后零件的“肿胀”是一种普遍现象。各种氮化方法（气体氮化、液体氮化和离子氮化）处理后的零件或多或少总会存在一定的“肿胀”。但应该说明的是：离子氮化后零件的“肿胀量”较其它氮化方法要小。这是因为：离子氮化中的“阴极溅射”有使尺寸缩小的作用，因而抵消了一部分氮化“肿胀量”。

二、影响“肿胀”的因素

氮化后尺寸的胀大量取决于零件表层的吸氮量。因而，影响吸氮量的因素均是影响“肿胀”的因素。

影响“肿胀”的因素主要有：材料中合金元素的含量、氮化温度、氮化时间、氮化气氛中的氮势等。

材料中合金元素含量越高，零件氮化后的“肿胀”越大。

氮化温度愈高、氮化时间愈长，零件氮化后的“肿胀”愈大。

氮化气氛的氮势越高，零件氮化后的“肿胀”愈大。

三、“肿胀”的防治办法

前以述及，“肿胀”是氮化过程中一种必然的现象，因此要彻底杜绝“肿胀”是不现实的。我们此处所说的“防治”主要有两种含义：一是尽可能减小“肿胀”量；二是在“肿胀”不可避免的情况下，掌握“肿胀”规律，省去氮化后的再次加工。

1、减小“肿胀”的方法

①根据工件的服役条件，正确选用材料。避免因追求工件性能而盲目使用“好”材料（高合金钢）的现象。

②根据工件的服役条件，提出合理的氮化要求，避免片面追求氮化层深度和硬度的现象。

③正确做好氮化前的预先热处理工作和“稳定化”处理，预先热处理工艺参数的制定必须正确，操作必须合理。对形状复杂的零件，在最终精加工前必须进行一次或几次“稳定化”处理。

④在工艺允许的前提下，适当降低氮化温度，缩短氮化时间。

⑤在保证氮化层性能的前提下，调整氮化气氛。

⑥合理装炉，确保同炉工件温度的均匀性。

2、“肿胀”规律，省去氮化后的再次加工

一般说来，在选材、工艺制定正确的前提下，如能合理装炉，正确操作，则工件的“肿胀”是有一定规律的。掌握了“肿胀”的规律后，即可在氮化处理前的最后一道加工工序中根据“肿胀”量使工件尺寸处于负偏差，工件经氮化处理后尺寸可正好处于要求的尺寸公差范围内，因而可省去氮化后的再次加工。

离子氮化脉冲电源的优点:

脉冲电源离子氮化技术的特点与直流离子氮化相比，脉冲电源使离子氮化工艺得到了进一步的发展，并在直流离子氮化技术基础上拓宽了应用范围。脉冲电源离子氮化技术具有如下一些特点：1、工艺参数独立可调，脉冲电源的优点之一是工艺参数与物理参数独立可调。这是因为在直流电源条件下，既要满足零件表面的电流密度要求，又要满足零件保温电流密度的要求，两者相互影响。而在脉冲电源条件下，电流密度由峰值电流满足，保温电流由平均电流满足，可由两个独立参数分别调节。因此，工艺参数可在较大范围内变动。2、打弧速度快，脉冲电源的输出特性，自身就有抑制电弧迅速发展的特点，由于IGBT开关响应速度极快，这更利于我们一旦发现弧光放电就立即关断电源，然后重新点燃电源，这些工作均在几十微秒内完成。3、无需堵孔，由于脉冲电源对弧光放电的抑制作用，因此对于很多零件无需堵孔，这样给生产操作带来很大的方便。例如处理曲轴时就不需堵孔，而当曲轴上存在有一些为提高零件性能的工艺孔时，这种优点就显得更为突出。4、处理质量好、变形小，利于提高层深，由于脉冲电源对弧光发电的抑制作用，弧光在零件表面作用的时间极短，可获得高质量的表面，绝无灼伤。并且提高了工件温度的均匀性，零件变形小。由于其改善了工艺条件，在相同的时间内或者不利于氮化的条件下，能提高层深。5、能提高设备的利用率，在直流电源的条件下，由于工艺参数和物理参数的相互影响，在保温时电压的调节范围通常在650V左右，而采用脉冲电源，电压调节范围将提高，例如在处理狭缝时可将电压提高到900V，增加了电源的有效输出。6、有利于深孔、窄缝、微孔的渗氮，由于脉冲电源对空心阴极效应的抑制作用，可在深孔、窄缝、微孔内实现氮化。例如可在型腔≥0.6mm 的铝型材挤压模和Ф4×80（Ф32×1030）的深孔内实现氮化。7、节能，由于脉冲电源可有效地抑制空心阴极效应的产生，避免小孔、窄缝处打死弧，取消了堵孔等工序，省去了不必要的辅助工时，缩短了工艺周期，节省了大量的人力物力，提高了设备的综合使用效率。此外脉冲电源中限流电阻的减小，也可节省部分能量，因此脉冲电源较直流电源更加节能。离子氮化前预先热处理工艺的制订原则:

为了保证氮化件心部具有必要的力学性能（也称机械性能），消除加工过程中的内应力，减少氮化变形，为获得良好的氮化层组织性能提供必要的原始组织，并为机械加工提供条件，

零件氮化前必须进行不同的预先热处理。

1、氮化工艺参数对预先热处理工艺的要求

预先热处理中最后一道工序的加热温度至少要比氮化温度高20～40℃。否则，零件在氮化过程中其心部组织及力学性能将发生变化，零件的变形无规律，变形量将无法控制。

2、常用的预先热处理工艺

常用的预先热处理工艺有调质、淬火+回火、正火及退火。

调质是结构钢常用的预先热处理工艺，调质的回火温度至少要比氮化温度高20～40℃。回火温度越高，工件硬度越低，基体组织中碳化物弥散度愈小，氮化时氮原子易渗入，氮化层厚度也愈厚，但渗层硬度也愈低。因此，回火温度应根据对基体性能和渗层性能的要求综合确定。调质后理想的组织是细小均匀分布的索氏体组织，不允许存在粗大的索氏体组织，也不允许有较多的游离铁素体存在。

调质引起的脱碳对渗层脆性和硬度影响很大，所以调质前的工件应留有足够的加工余量，以保证机械加工时能将脱碳层全部切除。对氮化后要求变形很小的工件，在精加工前（如精磨）还应进行一次或多次稳定化处理，处理温度应低于调质温度而高于氮化温度。

调质后，若工件的硬度或金相组织不合格，允许返工。

工、模具钢氮化前的预先热处理一般采用淬火+回火处理。

不锈钢氮化前的预先热处理一般采用淬火+回火，目的是为了消除加工应力和改善组织。对硬度要求不高的工件可采用退火处理。奥氏体不锈钢通常采用固溶处理。

正火预先热处理只适用于对心部强度和韧性要求不高的氮化件，正火时冷却速度不宜过慢。尺寸较大的零件不宜采用正火处理，因正火时过慢的冷却速度会产生粗大组织，氮化后表面硬度低且不均匀。正火后不合格的工件允许返工。

球铁的预先热处理多采用正火处理。

退火处理在钛合金中运用较多，结构钢中极少采用退火处理。38CrMoAl钢不允许采用退火处理，否则渗层组织中易出现针状氮化物。

对于经过变形（如冲压、锻造、机加工等）的零件，应进行去应力退火处理，以减少氮化变形。

还需说明的是，细小的原始组织比粗大的原始组织氮化后有更高的表面硬度及良好的硬度梯度，因此，正火时冷却速度不易过慢，调质时回火温度不应过高，保温时间不应太长。截面尺寸大的零件不易用正火态，而应调质处理。离子氮化炉在曲轴生产线的工艺序号

1、毛胚检验

2、写编号

3、钻两端面中心孔

4、车大头外圆及端面

5、粗车主轴颈及小头

6、打编号

7、粗车主轴颈、大小头及小头倒角

8、铣定位面

9、精洗连杆颈

10、车大头工艺外圆及平衡块外圆

11、粗磨连杆颈

12、钻横油孔

13、钻斜油孔

14、斜油孔攻丝及油孔倒角

15、打磨棱角毛刺

16、平小头端面，精车小头并攻丝

17、粗车大头孔

18、半精磨主轴颈及大头外圆

19、精车轴承孔

20、半精磨连杆颈

21、精磨连杆颈

22、钻法兰孔并攻丝

23、精磨小头

24、铣键槽

25、动平衡、去重

26、精磨大头外圆及端面

27、油孔口倒角并研磨

28、清洗

29、打热处理批号

30、离子氮化热处理

31、检查跳动量

32、手攻丝

33、油孔口抛光

34、轴颈抛光

35、探伤。36、清洗。37、检验。38、清洗。39、涂蚀、包装

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

渗氮及氮化处理

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

氮化基本原理及操作指南

氮化基本原理及操作指南 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】

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 一600 ℃），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 一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（N 今C03 ）沸腾的溶液中去油，一般在溶液中煮沸8 一10 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 ％。( 2 ）保证氨的充足供应量，以利氮化（每公斤液氨每小时可使工件表面积氮化15平方米）。 ( 3 ）进行设备的漏气检查氨气混合在空气中对人的健康有极大的危害，同时氨在空气中分布过多时（空气中混有10 一25%) ，一遇到火便会引起燃烧。故氮化房内严禁吸烟。 ( 4 ）检查漏气

模具氮化安全操作规程

高科建材（咸阳）铝材科技有限公司模具氮化安全操作规程一、目的：明确氮化操作规定要求，确保模具氮化质量。二、适用范围：适用于模具的氮化处理。三、安全操作规程１、操作前设备检查。１）在氮化前检查冷却水管道、氨分介管道和排气管道是否畅通。２）检查氨气管道接口，不得有漏气现象。３）检查电器线路是否正常；密封圈有否弹性，无弹性需更换新２、氮化前工件准备：工件在氮化前需清洗干净，程序为：用铁钩勾销孔放入酸中，时间参看工艺，拿出后用砂纸或刷子边洗边冲干净。洗净后，在水中浸泡５分钟，出水用布抹干，浸入酒精中，出酒精吹干。３、装框工件分大小模入框，一般为竖放模具，间隙为≥１０ｍｍ，注意小心轻放，最上格与最下第二格分别吊上一试样，模具放完后，用铝丝加固，防止模具在吊运中撞落损坏，用吊机把框架吊入炉中，放油阀下炉盖压紧压柄。４、氮化１）氨气为１～１.５Ｍｐａ，开减压阀０.８～０.１２Ｍｐａ。２）按工艺要求设置温度，操作仪表键盘见参考说明书。３）到保温时间后，每半小时测量一次。４）保持炉内压力在工艺范围内，如果超出应调节进出气阀门。５）注意氨流量，不能变化太大。６）整个氮化过程中，一定要保证冷却水供应，遇到停水须向上级部门反映，迅速排除故障。５、降温：氮化结束关闭升温开关，按工艺减少氨流量及炉内压力，半小时后开鼓风机，注意打开进出风口。６、出炉：炉内温度降至１８０℃以下，关氨气总阀，放松压柄，开炉盖，用吊机吊出模框，待冷至５０℃以下取下试样，交试验员待检，模具从框中取出，转运模具仓。四、本管理办法从2018-7-1日起试行。编制：复核：批准：

氮化基本原理及操作指南

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 一600 ℃），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 一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（N 今C03 ）沸腾的溶液中去油，一般在溶液中煮沸8 一10 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 ％。( 2 ）保证氨的充足供应量，以利氮化（每公斤液氨每小时可使工件表面积氮化15平方米）。 ( 3 ）进行设备的漏气检查氨气混合在空气中对人的健康有极大的危害，同时氨在空气中分布过多时（空气中混有10 一25%) ，一遇到火便会引起燃烧。故氮化房内严禁吸烟。 ( 4 ）检查漏气 ①用酚酞试纸浸湿后放在怀疑的漏气处，试纸变为红色就证明漏气现象。

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)。

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。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℃以前须作炉内排除空气工作。排除炉内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。排除炉内空气的要领如下：

渗氮工艺常见问题

氮化表面硬度或深度不够（1）可能是钢料化学成分不适合作氮化处理. （2）可能是氮化处理前的组织不适合. （3）可能是氮化温度过高或太低. （4）炉中之温度或流气不均匀. （5）氨气的流量不足. （6）渗氮的时间不够长. 氮化工件弯曲很厉害（1）氮化前的弛力退火处理没有做好. （2）工件几何曲线设计不良，例如不对称、厚薄变化太大等因素. （3）氮化中被处理的工件放置方法不对. （4）被处理工件表面性质不均匀，例如清洗不均或表面温度不均等因素. 氮化工件发生龟裂剥离现象（1）氨的分解率超过85%，可能发生此现象. （2）渗氮处理前工件表面存在脱碳层. （3）工件设计有明显的锐角存在. （4）白层太厚时. 氮化工件的白层过厚（1）渗氮处理的温度太低. （2）氨的分解率低于15%时，可能发生此现象 . （3）在冷却过程不恰当. 氮化处理时之氨分解率不稳定（1）分解率测定器管路漏气. （2）渗氮处理时装入炉内的工件太少 . （3）炉中压力变化导致氨气流量改变. （4）触媒作用不当. 工件需进行机械加工处如何防止渗碳？（1）镀铜法，镀上厚度20mm以上的铜层. （2）涂敷涂敷剂后乾燥，可使用水玻璃溶液中悬浮铜粉 . （3）涂敷防碳涂敷剂后乾燥，主要使用硼砂和有机溶剂为主 . （4）氧化铁和黏土混合物涂敷法 . （5）利用套筒或套螺丝. 渗碳后工件硬度不足（1）冷却速度不足，可利用喷水冷却或盐水冷却. （2）渗碳不足，可使用强力渗碳剂. （3）淬火温度不足. （4）淬火时加热发生之脱碳现象所导致，可使用盐浴炉直接淬火. 渗碳层剥离现象（1）含碳量之浓度坡度太大，应施以扩散退火. （2）不存在中间层，应缓和渗碳的速率. （3）过渗碳现象，可考虑研磨前次之渗碳层. （4）反覆渗碳亦可能產生渗碳层剥离的现象.

氮化处理资料整理教学内容

氮化处理资料整理

氮化处理：又名扩散渗氮或渗氮氮化处理是指一种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。经氮化处理的制品具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温的特性 Ps：是一种表面热处理工艺，表面渗人氮元素，有一层很薄的化合物层（白亮层）。既耐磨，又有一定的耐蚀性。一般情况下氮化处理是最后一道工序但要求精度高的也可以加一道精磨或超精磨工序，一般为研磨，不再进行别的切削加工。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。优点：优异的耐磨性、耐疲劳性，耐蚀性及耐高温的特性，表面改性显著，且处理前后尺寸变化小，能保持制件的精度。以提高耐磨性、抗疲劳性能为目的的渗氮通常在500～570℃进行；以提高耐蚀性为目的的渗氮温度也不高于650℃。实际应用：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。（大概耐到什么程度）缺点：氮化的零件其氮化层一般比较浅（浅浅的一层），为0.04mm左右，再深就比较困难<太脆>，故一般氮化零件不能承受重载荷。适用材料：主要用于合金钢类，铸铁，碳钢，合金钢，不锈钢，钛合金。关于硬氮化和软氮化：硬氮化：又名渗氮，也称常规氮化，渗入钢表面的是单一“氮”元素。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（下有解释渗氮钢），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。软氮化：学名‘氮碳共渗’（液体氮化），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

氮化工艺内容

渗氮、渗碳、碳氮共渗工艺专利技术大全 1 CN02136610.1 高温气体渗氮淬火时效或等温淬火工艺高温气体渗氮淬火时效或等温淬火工艺属于钢铁化学热处理领域。钢铁高温气体渗氮时，选择适当的温度、时间、氮势和冷却方法，在只含氮无碳的介质进行渗氮，表面形成ε-Fe_2-3N化合物层，次表层为高氮奥氏体，渗后采用水基或油基淬火介质直接淬火，后在180～300℃时效或在奥氏体渗氮后直接于180～300℃等温。本发明具有实质性特点和显著进步，能获得高的硬度，心部好的塑性和韧性。可进一步减少热处理畸变，畸变程度与铁素体氮碳共渗相当。用此工艺来代替奥氏体氮碳共渗，可以根除产生氢氰酸的根源，用来代替铁素体氮碳共渗，不仅根除氢氰酸的污染，还能提高有效硬化层的深度。 2 CN96110008.7 钢的渗氮方法一种用氮原子与钢表面反应形成一层硬质渗氮化层的钢的渗氮方法，在渗氮处理之前，将钢置于含氟化物气体或含氟气和占总体积０．５—２０％的空气或占总体积０．１—４％的氧气组成的气氛中加热因此防止发生非均匀渗氮，同时可以节省昂贵的含氟化物或含氟气体的消耗。 3 CN96107326.8 高渗氮性能弹簧及其制备方法一种形成弹簧的方法，当弹簧渗氮时，当方法能降低其表面硬度和硬化层厚度的变化。在该弹簧渗氮前，用电抛光或其它适宜的方法将其表面上形成的氧化厚度减至1.5μm或更小,以使弹簧靠近其表面的残余应力为-5kg/mm²—5kg/mm²。用这种方法，通过渗氮提高所得弹簧的表面硬度和渗氮层厚度是可能的。 4 CN96190898.X 成型性与渗氮特性优良的渗氮钢及其冲压成型制品一种成型性和渗氮特性优良的渗氮钢，它含有（以重量为基础）：Ｃ：０．０0０２～０．０８％以下、Ｓｉ：０．００５～１．００％、Ｍｎ：０．０１０～３．００％、Ｐ：０．００１～０．１５０％、Ｎ：０．０００２～０．０１００％、Ｃｒ：０．１５以上～５．００％、Ａｌ：０．０６０以上～２．００％（当Ｃ含量为０．０００２—０．０１００％以下时，Ａｌ成为０．１０以上～２．００％范围内的选择性元素）以及选自Ｔｉ：０．０１０～１．００％和Ｖ：０．０１０～１．００％中的１种或２种元素，其余是Ｆｅ和不可避免的杂质，该冲压成型制品是钢制品，至少在其一侧上具有硬质氮化物层。 5 CN85101602 长管内壁离子渗氮装置一种离子轰击化学热处理炉用长管内壁离子渗氮装置,它主要由自动定位的密封接头、内阳极管和定位器组成.采用钛管作为内阳极,可加速渗氮过程,改善长管内孔壁硬化的均匀性.用熔铸云母制造定位器,制作方便,寿命长,成本低.本发明的渗氮装置不仅结构简单使用方便,改进了内阳极管的安装和定位技术,而且解决了长内孔渗氮不均的质量问题. 6 CN85100540 最优扩散条件动态可控渗氮技术最优扩散条件动态可控渗氮技术.本发明属黑色金属材料表面化学热处理可控渗氮新方法.解决可控渗氮所存在的渗氮速度慢和重现性差两个问题.本发明主要技术特征是在渗氮过程中使氮势跟踪最优扩散条件动态控制曲线由高而低地逐渐变化,既能控制渗氮层组织、降低渗氮层脆性,又能保持高的渗氮速度,重现性良好.本发明兼有普通渗氮和已有的可控渗氮的优点而克服了两者各自的缺点.用于38CrMoAl、3Cr₂W8、Cr₂、25Cr₂MoV等钢种的渗氮处理. 7 CN85107162 深层可控离子渗氮法本发明是关于深层可控辉光离子渗氮方法。$为了提高合金结构钢制零件的耐疲劳性能，应尽可能地增加其渗氮层深度和抑制表面脆性化合物的产生。本发明通过使用含氮５－５０％的Ｎ₂+H₂混合气，经４５０－５５０℃、５５０－６５０℃、４５０－５５０℃三段共４５－６５小时的辉光离子渗氮，得到０．７－１．０ｍｍ的渗氮层，表面相成分为γ单相化合物或无化合物

QPQ热处理工艺

QPQ处理的质量控制吴清江张永顺摘要：QPQ盐浴复合热处理技术是一种新的金属表面强化改性技术。本文研究了QPQ 盐浴复合热处理的工艺过程及质量控制要点。关键词：QPQ 复合热处理质量控制 “QPQ”是英文“Quench—Polish—Quench”的字头缩写。原意为淬火—抛光—淬火，在国内把它称作QPQ盐浴复合处理技术，其中“盐浴复合”的含义是指在氮化盐浴和氧化盐浴两种盐浴中处理工件。QPQ盐浴复合热处理技术既可以使工件几乎不变形，同时又可以大幅度提高金属表面的耐磨性、抗蚀性，是一种新的金属表面强化改性技术。这种技术实现了渗氮工序和氧化工序的复合，氮化物和氧化物的复合，耐磨性和抗蚀性复合，热处理技术和防腐技术的复合。成都某研究所在20世纪80年代中期独立开发了成分独特的渗氮盐浴配方，其中添加了一种特殊的氧化剂，使盐浴中的有害氰根含量保持在0.2%以下，同时盐浴中的有效成分氰酸根含量长期保持稳定。试验表明，现有气体软氮化和离子渗氮基本上都可以用QPQ盐浴复合处理技术来代替，而且可以大为提高工件的耐磨性和抗蚀性。其抗蚀性可达到Cu-Ni-Cr多层电镀的水平。某厂为解决某型号产品试制暴露出的火药气体对炮架腐蚀严重的问题，于98年引进此项专利技术，成功的应用于产品的生产中，通过对零件的滑动磨损试验，耐磨性比发黑处理高出几百倍。通过海水防腐试验，QPQ处理的零件均比发黑处理的零件提高几十倍，效果很好。由于新技术，所以工艺上就有其独特的要求，操作中必须严格规范，工件才能达到耐磨性和抗蚀性的要求，并得到较为美观的外表。下面就工艺中几个关键步骤加以分析讨论： 1工艺原理 1.1 基本工艺过程： QPQ盐浴复合处理主要工序有：预热：350-400℃20-40min 氮化：510-580℃30-180min 氧化：350-400℃15-20min 工艺过程为：装卡——清洗去油——预热——氮化——氧化——清洗去盐——干燥——浸油。 1.2 各工序的基本作用：预热：预热的主要作用是烤干工件表面的的水分，使冷工件升温后再入氮化炉，以防工件带水入氮化炉引起盐浴溅射和防止冷工件入炉后盐浴温度下降太多。同时预热对减少工件变形和获得色泽均一的外观也有一定作用。预热工序通常在空气炉中进行。氮化：氮化是QPQ盐浴复合热处理技术的核心工序。氮化盐中氰酸根的分解而产生的活性氮原子渗入工件，在工件表面形成耐磨性和抗蚀性很高的化合物层和耐疲劳的扩散层。氧化：氧化工序的作用一是彻底分解工件从氮化炉带出来的氰根，达到环保要求。二是在工件表面形成黑色氧化膜，增加防腐能力，对提高耐磨性也有一定好处。 1.3 QPQ盐浴复合处理的主要原料： QPQ盐浴复合处理的主要原料为三种生产用盐。基盐：基盐在氮化炉中熔化形成高氰酸根（CNO－）的氮化盐浴。基盐除了第一次开始生

关于渗氮处理

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。编辑本段二、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。编辑本段三、氮化处理技术流程： 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。此时宜采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abrasive 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于渗氮炉中，并将炉盖密封后即可加热，但加热至150℃以前须作炉内排除空气工作。排除炉内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。排除炉内空气的要领如下：①被处理零件装妥后将炉盖封好，开始通无水氨气，其流量尽量可能多。②将加热炉之自动温度控制设定在150℃并开始加热（注意炉温不能高于150℃）。③炉中之空气排除至10%以下，或排出之气体含90%以上之NH3时，再将炉温升高至渗氮温度。 3、氨的分解率渗氮是铺及其他合金元素与初生态的氮接触而进行，但初生态氮的产生，即因氨气与加热中的钢料接触时钢料本身成为触媒而促进氨之分解。虽然在各种分解率的氨气下，皆可渗氮，但一般皆采用15～30%的分解率，并按渗氮所需厚度至少保持4～10小时，处理温度即保持在520℃左右。 4、冷却大部份的工业用渗氮炉皆具有热交换机，以期在渗氮工作完成后加以急速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

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

渗氮处理简介

渗氮前的处理在渗氮零件的整个制造过程中，渗氮往往是最后一道工序，至多再进行精磨或研磨。渗氮零件的工艺流程一般为：锻造→正火（退火）→粗加工→调质→精加工→去应力→精磨→渗氮→精磨→装配。氮化前的预热处理包括正火（退火）、调质处理、去应力。 a．正火（退火），其目的是细化晶粒、降低硬度、消除锻造应力。 b．调质处理，可以改善钢的加工性能，获得均匀的回火索氏体组织，以保证零件心部有足够的强度和韧性，同时又能使渗氮层和基本结合牢固。 c．去应力处理，对于形状复杂的精密零件，在渗氮前应进行1~2次去应力，以减少渗氮过程中的变形。渗氮用钢的化学成份特点渗氮用钢---凡含有Cr、Mo、V、Ti、Al等元素的低、中碳合金结构钢、工具钢、不锈钢(不锈钢渗氮前需去除工件表面的钝化膜,对不锈钢、耐热钢可直接用离子氮化方法处理)、球墨铸铁等均可进行渗氮. 渗氮后零件虽然具有高硬度、高耐磨性和高的疲劳强度,但只是表面很薄的一层(铬钼铝钢于500--540C经35--65h渗氮层深只达0.3--0.65mm) .必须有强而韧的心部组织作为渗氮层的坚实基底,才能发挥渗氮的最大作用.总的来看,大部分渗氮零件是在有摩擦和复杂的动载荷条件下工作的,不论表面和心部的性能都要求很高. 如果用碳钢进行渗氮,形成Fe 4N和Fe 2N较不稳定。温度稍高,就容易聚集粗化,表面不可能得到更高的硬度,并且其心部也不能具有更高的强度和韧性. 为了在表面得到高硬度和高耐磨性,同时获得强而韧的心部组织,必须向钢中加入一方面能与氮形成稳定氮化物,另外还能强化心部的合金元素.如Al、Ti、V、W、Mo、Cr等,均能和氮形成稳定的化合物.其中Cr、W、Mo、V还可以改善钢的组织,提高钢的强度和韧性. 目前专门用于渗氮的钢种是38CrMoAlA,其中铝与氮有极大的亲和力,是形成氮化物提高渗氮层强度的主要合金元素.AlN很稳定,到约1000C的温度在钢中不发生溶解.由于铝的作用使钢具有良好的渗氮性能,此钢经过渗氮表面硬度高达1100--1200HV(相当67--72HRC).38CrMoAlA钢脱碳倾向严重,各道工序必须留有较大的加工余量.

渗氮、渗碳工艺与操作过程

一渗碳工艺(气体渗碳——煤油)：渗碳钢的碳含量一般在0.12%~0.25%之间，其所含主要合金元素一般是铬、锰、镍、钼、钨、钛等。 ○1把炉温升到800℃左右，断开电源打开炉盖，放入装好工件的工装，关闭炉盖升温到930℃左右。在升温过程中，打开风扇及煤油阀门，以每分钟160滴的速度滴入炉内，进行排气，同时打开试样孔和排气管并点燃排气火焰。排气时间一般为60~80分钟（保证温度到渗碳温度还要排气30分钟左右）； ○2当火焰为鸡蛋黄颜色时开始强渗了，此时要加大煤油的滴量，按每分钟180~200滴。在强渗时就可用放入试棒（含碳量少的材料，尺寸Ф8×100mm），关闭试样孔，炉压保持在6~10格——渗层深炉压取高值。渗碳速度一般按0.15~0.2mm/h来计算，如要渗层深度为0.8~1.2mm，则强渗时间为6小时，提前在强渗设定时间结束前半小时，取出试棒，观察渗层深度（试棒渗层深度一般为工件的一半，这边渗层深度靠操作工的肉眼加经验判断），深度够在强渗结束就可以开始扩散，否则增加强渗时间； ○3扩散期温度不变，减少煤油滴量，按每分钟100滴，一般扩散时间为60~90分钟，作用是均匀工件表层的碳溶度； ○4扩散期结束开始降温，此时断开加热器，降温到810℃左右，并在此温度保温10~20分钟。降温期减少煤油滴量，按每分钟60滴。保温结束时断开加热器，关闭风扇，打开炉盖，用行车吊起工装，垂直进入温度为50~70℃的油中冷却，冷却时上下左右轻轻摇动工装，一般冷却时间为10~20分钟左右，吊起工装时也要注意工件出油的温度。 ○5冷却好的工件要在半个小时之内（防止工件开裂）进行低温回火，温度一般在160~190℃（由硬度要求而定），保温时间2小时左右出炉空冷。在渗碳过程中要随时注意火焰形状，正常的火焰是：火焰呈金黄色，无力不熄灭（断续熄灭，说明水气高了），火苗无黑焰和火星，火苗长100~150mm；若火苗出现火星，说明炉内炭黑过度；火苗过长、尖端外缘呈亮白色，说明渗碳剂供量过多；火苗短、外缘呈浅蓝色并有透明，说明渗碳剂供量不足或炉子漏气。渗碳过程：煤油→滴量管→罐内→U型管→排气管；

国内外氮化工艺新进展

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/f715657875.html, 国内外氮化工艺新进展作者：张耀军来源：《职业·中旬》2011年第09期渗氮，就是将工件放在一定的渗氮剂中加热和保温，使渗氮剂中的活性原子氮渗入工件表层，以改变工件表面的化学成分、组织和性能的热处理方法。下面笔者就谈一谈国内外氮化工艺的发展进程。一、稀土催渗的快速气体渗氮在气体渗氮过程中加入一种稀土催渗剂，能够活化工件表面，加快氮原子吸收速度，不但缩短渗氮周期，还能够在工件表面形成细小弥散的氮化物，改善渗氮后组织和质量。其中，脆性级别、氮化物级别和疏松级别都可控制到1级，并提高表面硬度（比常规工艺提高30～ 100HV）。对于一般结构钢渗层深度要求0.3mm时，采用常规渗氮工艺保温时间需要30小时以上，但如果加入稀土催渗剂后，保温时间仅用14小时，缩短时间53%，节电40%，省氮气35%以上，同时少排放废气35%，整个渗氮周期缩短32.7%。二、连续式气体软氮化及发黑处理传统的气体氮化热处理是在周期式井式炉或者箱式炉中进行的。对大型工件，这种设备及工艺能够满足生产需求，但对于中小工件，在这种炉中进行气体氮化就容易出现加热不均、渗层不均、硬度不均等问题。此外，由于周期式氮化效果不好，每一炉都有误差，因此，大大增加了操作难度，并且不易保证所有批次工件的质量均匀一致。大连圣洁公司针对目前的中小工件按照传统气体氮化热处理工艺不能获得很好效果的问题，提出了一种中小工件气体氮化的热处理新工艺，采用连续式热处理炉，包括但不局限于网带式连续热处理炉、托辊式连续热处理炉、滚动底式连续热处理炉、推杆炉等，通过调整通入气体流量和氨分解率可控制渗层深度及表面化合物层的深度。冷却方式有水冷、油冷或空冷（专利申请号：200910012783.4）。该发明突破了传统思维的缺点，创造性地将中小工件在连续炉中进行气体氮化，解决了传统周期式炉中气体渗氮的诸多缺点，不但大大提高了产品渗氮后的质量和热处理过程的一致性，且由于温度和时间均可连续调整，使操作简单易行并可成倍提高生产效率。三、集5项专利于一身的脉冲电源辉光离子氮化炉由大连圣洁公司研制的辉光离子氮化炉集5项专利于一身，并根据客户的实际需要而量身定做，为大连开发区盘起工业公司（日本独资企业）制作的一台100kW Φ1000mm×2000mm的离子氮化炉，用于处理Φ2mm×400mm的模具顶杆及其他模具配件。由于专利技术的炉体结构设计，氮化后的顶杆不仅性能及组织全部合格，且变形程度也达到了日本标准的要求。离子