零件滲氮工藝處理具有較高的硬度和耐磨性,高的疲勞強(qiáng)度,較高的抗咬合性,較高的抗蝕性,滲氮過(guò)程在鋼的相變溫度以下(450-600℃)進(jìn)行,因而變形小,體積稍有脹大。缺點(diǎn)是周期長(zhǎng)(一般氣體滲氮土藝的滲氮時(shí)間長(zhǎng)達(dá)數(shù)十到100h)、成本高、滲層薄(一般為0.5mm左右)而脆,不能承受太大問(wèn)接觸應(yīng)力和沖擊載荷。使氮原子滲入鋼的表面,形成富氮硬化層的一種化學(xué)熱處理工藝。
滲氮用鋼---從理論上講,所有的鋼鐵材料都能滲氮。但我們只將那些適用可滲氮處理并能獲得滿(mǎn)意效果的鋼才稱(chēng)為滲氮用鋼。凡含有Cr、Mo、V、Ti、Al等元素的低、中碳合金結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、不銹鋼(不銹鋼滲氮前需去除工件表面的鈍化膜,對(duì)不銹鋼、耐熱鋼可直接用離子氮化方法處理)、球墨鑄鐵等均可進(jìn)行滲氮。
滲氮后零件雖然具有高硬度、高耐磨性和高的疲勞強(qiáng)度,但只是表面很薄的一層(鉻鉬鋁鋼于500--540℃經(jīng)35--65h滲氮層深只達(dá)0.3--0.65mm) 。需要有強(qiáng)而韌的心部組織作為滲氮層的堅(jiān)實(shí)基底,才能發(fā)揮滲氮的作用?偟膩(lái)看,大部分滲氮零件是在有摩擦和復(fù)雜的動(dòng)載荷條件下工作的,不論表面和心部的性能都要求很高。
如果用碳鋼進(jìn)行滲氮,形成Fe4N和Fe2N較不穩(wěn)定。溫度稍高,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強(qiáng)度和韌性。為了在表面得到高硬度和高耐磨性,同時(shí)獲得強(qiáng)而韌的心部組織,需要向鋼中加入一方面能與氮形成穩(wěn)定氮化物,另外還能強(qiáng)化心部的合金元素。如Al、Ti、V、W、Mo、Cr等,均能和氮形成穩(wěn)定的化合物。其中Cr、W、Mo、V還可以改善鋼的組織,提高鋼的強(qiáng)度和韌性。
目前專(zhuān)門(mén)用于滲氮的鋼種是38CrMoAlA,其中鋁與氮有極大的親和力,是形成氮化物提高滲氮層強(qiáng)度的主要合金元素。AlN很穩(wěn)定,到約1000℃的溫度在鋼中不發(fā)生溶解。由于鋁的作用使鋼具有良好的滲氮性能,此鋼經(jīng)過(guò)滲氮表面硬度高達(dá)1100--1200HV(相當(dāng)67--72HRC)。38CrMoAlA鋼脫碳傾向嚴(yán)重,各道工序需要留有較大的加工余量。
對(duì)高硬度、高耐磨性要求的氮化件,不宜選用碳鋼和一般合金鋼。對(duì)以提高抗蝕性能為主的氨化件可選用碳鋼和一般合金鋼。
滲氮零件注意事項(xiàng)
1)滲氮前的預(yù)備熱處理調(diào)質(zhì)--滲氮工件在滲氮前應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,以獲得回火索氏體組織。調(diào)質(zhì)處理回火溫度一般高于滲氮溫度。
2)滲氮前的預(yù)備熱處理去應(yīng)力處理--滲氮前應(yīng)盡量消除機(jī)械加工過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力以穩(wěn)定零件尺寸。消除應(yīng)力的溫度均應(yīng)低于回火溫度,保溫時(shí)間比回火時(shí)間要長(zhǎng)些,再緩慢冷卻到室溫。斷面尺寸較大的零件不宜用正火。工模具鋼需要采用淬火回火,不得用退火。
3)滲氮零件的表面粗糙度Ra應(yīng)小于1.6μm,表面不得有拉毛、碰傷及生銹等缺陷。不能及時(shí)處理的零件須涂油保護(hù),以免生銹。吊裝入爐時(shí)再用清潔汽油擦凈以保證清潔度。
4)含有尖角和銳邊的工件,不宜進(jìn)行氮化處理。
5)局部不氮化部位的保護(hù),不宜用留加工余量的方法。
6)表面未經(jīng)磨削處理的工件,不得進(jìn)行氮化。