渗氮原理及渗氮作用

　　渗氮是一种表面硬化工艺，其中通过将金属保持在低于铁-碳定义的加热时晶体结构开始转变为奥氏体的温度下，将氮引入诸如钢之类的铁合金表面。
　　渗氮目的
　　渗氮是一种与扩散有关的表面处理，其目的是通过在零件表面上形成外壳来提高表面硬度。
　　某些在永久摩擦下工作的零件有磨损的危险，并且容易出现破裂。例如，曲轴，汽缸套，销和转子就是这种情况，它们必须在相对较高的温度下具有较高的耐磨性。工件可以通过称为渗氮的技术获得这种阻力水平。
　　氮表明要获得具有较高表面硬度的零件，以提高其抗磨损，抗疲劳，抗腐蚀和抗热性。最适合这种处理的钢是氮化合金钢，它们是含有铬，钼，铝和一些镍的钢。通常，氮化是在硬化和回火之后进行的。因此，部件不需要任何进一步的热处理，这有助于降低变形或翘曲的程度。
　　渗氮的先决条件
　　为确保最佳氮化效果，应遵循以下预防措施和建议。首先，应在氮化之前对钢进行淬火，淬火和回火，以使其具有均匀的结构。回火温度会影响外壳的硬度以及渗氮深度。回火温度必须足够高，以保证在氮化温度下的结构稳定性。最低回火温度应比用于氮化的最高温度高50°F（10°C）。
　　另外，建议以下内容：
　　在氮化之前，钢必须不脱碳。预先清洁是强制性的；零件上的残留物会导致斑点情况。
　　如果没有变形是最重要的，则应在氮化之前通过应力消除操作（即加热至并保持在1000-1300°F（538-538°F）的温度）去除加工或热处理产生的内应力。 705°C），然后缓慢冷却。
　　由于渗氮会产生一些零件变长，因此应在渗氮之前的最终加工或研磨操作中允许这种长度，或者通过研磨或仔细研磨将其除去。如果需要，在渗氮层深度计算中应预期会去除少量的氮化物层。
　　在遇到耐无机酸腐蚀的地方或要求耐高速的尖锐磨料颗粒的地方，不应使用耐高温合金型的氮化钢。
　　如果氮化后需要矫直，则应尽可能在1200°F（650°C）的温度范围内进行矫直。由于微裂纹是一个令人关注的问题，应仔细审查冷矫直技术。
　　如果需要最大的硬度和最大的抗冲击性，而最大的耐腐蚀性不是至关重要的问题，则需要去除0.025-0.050毫米的氮化外壳。此操作将去除最脆的表面层。
　　事先热处理
　　在某些合金中，例如4100和4300系列，渗氮外壳的硬度会通过芯部硬度明显地改变（图10）。观察到，芯部硬度的降低导致外壳硬度的降低。为了获得最大的表层硬度，通常通过在最小允许的回火温度下回火来使这些钢具有最大的芯部硬度。
　　所有可硬化的钢在氮化之前必须先进行硬化和回火。最低回火温度通常比氮化中使用的最高温度高至少50°F。典型的温度范围是1150-1350°F（620-730°C）。
　　渗氮类型
　　当今，工业中通常使用三种氮化方法：气体氮化，等离子体氮化和盐浴氮化。每种方法既有优点也有其局限性。
　　气体法
　　适用于该工作的温度为500ºC至530ºC，持续时间从40到90小时不等。在此温度下，氨（NH3）分解，零件表面层中的氮达到0.15mm至0.80mm的深度。
　　金属表面层变成铁，铬，钼，镍的亚硝酸盐，并且亚硝酸盐具有高硬度。
　　在烤箱中加热一段时间后，将部件取出并冷却空气。
　　盐浴渗氮
　　氮化也可以在液体环境中进行。在这种情况下，将零件浸入作为氮源的熔融盐液体中。该过程比以前更快：在500ºC至580ºC的温度范围内，部件仅在液体中停留2到3个小时。
　　碳氮共渗
　　该过程包括在钢表面引入碳和氮。该过程可在受控气体的熔炉或盐液中进行，之后，碳氮化层的表面将具有硬度和耐磨性。过程温度范围为705ºC至900ºC，持续时间为两个小时。之后，将零件在水或油中冷却。使用这种方法可以得到厚度为0.07至0.7毫米的