《热处理原理与工艺》 课件 10.3 钢的渗氮

钢的渗氮第十章其他热处理热处理原理与工艺◆钢的表面淬火◆钢的渗碳◆钢的渗氮◆真空热处理◆形变热处理其他热处理钢的渗氮目的：

◆氮化后硬度很高（1000~1100HV），具有很高的耐磨性和热硬性。

◆渗氮层体积增大，造成表面压应力，疲劳强度大大提高。

◆氮化温度低，零件变形小。◆表面形成化学稳定性较高的氮化物层，耐蚀性好，在水中、过热蒸气和碱性溶液中很稳定。应用：适用于耐磨性、精度要求高的零件及耐热、耐磨及耐蚀件，如仪表的小轴、轻载齿轮及重要的曲轴等。定义：在一定温度下（一般在Ac1以下，约520~600℃）使活性氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。

α相是N在α-Fe中的间隙固溶体γ’相是以Fe4N为基的固溶体

ε相是含氮范围很宽的化合物（Fe2~3N）钢的渗氮缺点：渗氮方法：2NH3→3H2十2[N]钢的渗氮气体渗氮：钢的渗氮气体渗氮装置示意图1-液氨瓶2-干燥箱3-压力表4-流量计5-进气管6-热电偶7-渗氮炉8-氨分解率计9-U压力计10-泡泡瓶将工件装入渗氮罐密封并在加热炉内加热，同时立即向渗氮罐内通入氨气，渗氮完成后随炉冷却，炉温降至200℃以下停氨，出炉、开箱。生产中常通过调节氨分解率控制渗氮过程。氨分解率计是利用氨气溶解于水而其分解产物不溶解于水的特性而制的。

氨分解率越低，通氮越多，氮势越高。气体渗氮：钢的渗氮（1）强化渗氮：以提高工件表面硬度、耐磨性及疲劳强度等为目的（2）防腐渗氮：以提高工件表面抗腐蚀性能为目的等温渗氮工艺两段渗氮工艺三段渗氮工艺渗氮钢的工艺路线：锻造—正火—粗加工—调质—精加工—去应力—粗磨—渗氮—精磨或研磨钢的渗氮38CrMoAl：用于制作高耐磨性、高疲劳强度和相当大的强度、处理后尺寸精度高的氮化零件，如仿模、气缸套、齿轮、高压阀门、镗杆、蜗杆、磨床主轴等。但尺寸较大的零件不宜采用。钢的渗氮感应加热淬火件的常用工艺路线：多用于中碳（合金钢）锻造→退火或正火→粗机械加工→调质或正火→精机械加工→感应加热淬火+低温回火→磨削渗碳工件的一般工艺路线：多用于低碳（合金钢）锻造→正火→机械加工→渗碳+淬火+低温回火→精加工渗氮零件的一般工艺路线：多用于中碳合金钢锻造→正火（或退火）→粗加工→调质→精加工→去应力退火→粗磨→氮化→精磨或研磨（要求高精度）钢的渗氮离子化学热处理

离子化学热处理是在低真空容器中，在炉壁（阳极）和工件（阴极）间施加直流高压，产生的辉光放电效应使目标气体电离，生成大量的正离子，离子在电场的作用下加速轰击位于阴极的工件，使工件表面产生升温、溅射、注入与扩散等物理化学反应，所需元素渗入工件，从而获得期望的渗层。离子化学热处理设备结构示意图优点：与传统热处理方式相比，离子化学热处理的渗速更快，可以在较低的温度下进行，热处理后的工件变形小，还能够更好地控制渗层的成分结构，得到高质量的渗层，在节能和环保等方面都有着明显的优势。离子化学热处理1.离子渗氮

离子渗氮时，把作为阴极的工件放在真空室，充以稀薄氮气或氢气、氮气的混合气体，在阴极和阳极之间加上直流高压后，产生大量的电子、离子和被激发的原子，它们在高压电场的作用下冲向工件表面，产生大量的热把工件表面加热，同时活性氮离子和氮原子被工件表面所吸附，并迅速扩散，形成一定厚度的渗氮层，氢离子则可以清除工件表面的氧化膜。

离子渗氮适用于所有钢种和铸铁，渗氮速度快，渗氮层及渗氮组织可控，变形极小，可显著提高钢的表面硬度和疲劳强度。离子化学热处理2.离子渗硫离子渗硫可以在金属表面生成具有润滑作用的硫化物层，有效降低摩擦系数，提高金属表面的抗擦伤性能和抗咬合性能，减少金属零件的磨损。

虽然离子渗硫层有着