氣體滲氮的案例
什么是氣體滲氮？
1.2 氣體滲氮
1.2.1 氣體滲氮設(shè)備及滲氮介質(zhì)
井式氣體氮化爐
滲氮設(shè)備一般由滲氮爐、供氨系統(tǒng)、氨分解測定系統(tǒng)和測溫系統(tǒng)組成。氣體滲氮的裝置如圖2所示。
▲圖2 氣體滲氮裝置
滲氮爐有井式電阻爐、鐘罩式爐及多用箱式爐等。爐膛均應(yīng)具有良好的密封性。爐中的滲氮罐一般用1Cr18Ni9Ti不銹鋼制造，鋼中的鎳及鎳的某些化合物對氨的分解具有很強的催化作用，而且隨著滲氮的爐次增加，催化作用增強，使氨分解率不斷增加，必須加大氨的通入量才能穩(wěn)定滲氮質(zhì)量。因此,在使用若干爐次后，應(yīng)定期對滲氮罐進行退氮處理(退氮工藝為800~860C,空載保溫2~4h)。目前，已有低碳鋼搪瓷滲氮罐應(yīng)用于實際生產(chǎn)，可保證運行400h氨的分解率基本不變。
氨氣的流量和壓力可通過針形閥進行調(diào)節(jié)。罐內(nèi)壓力用 U 形油壓計測量，一般控制在30一50mm 油柱。泡泡瓶內(nèi)盛水,以觀察供氮系統(tǒng)的流通狀況。在滲氮工藝控制技術(shù)中，滲氮氣氛的“氮勢"可定義為
可見，氨分解率越低(通氨越多)，氮勢越高。生產(chǎn)中通常是通過調(diào)節(jié)氨分解率來控制滲氮過程的。氨分解率測定儀見圖3。
▲圖3 氨分解率測定儀
1-盛水器 2-進水閥
3-進氣閥 4-排水、排氣閥
它是利用氨易溶于水而其分解產(chǎn)物不溶于水這一特性進行測量的。使用時首先關(guān)閉進水閥并將爐罐中的廢氣引入標(biāo)有刻度的玻璃容器中，然后依次關(guān)閉排氣、排水閥和進氣閥，打開進水閥，向充滿廢氣的玻璃容器注水。由于氨溶于水，水占有的體積即可代表未分解氨的容積，剩余容積為分解產(chǎn)物占據(jù)，從刻度可直接讀出氨分解率
。
展開 筆記89：GCr15鋼制軸承氣體碳氮共滲組織及性能的變化
今天繼續(xù)分享GCr15鋼氣體碳氮共滲工藝。
模具表面強化處理方法介紹
表面強化處理方法很多,主要有滲碳、滲氮、滲硫、滲硼、氮碳共滲、滲金屬等。采用不同的表面強化處理工藝,可使模具使用壽命提高幾倍甚至于幾十倍,近幾年又出現(xiàn)了一些表面強化工藝,本文著重四個方面介紹,供同行參考。
1.離子滲氮,為了提高模具的抗蝕性、耐磨性、抗熱疲勞和防粘附性能,可采用離子滲氮。離子滲氮的突出優(yōu)點是顯著地縮短了滲氮時間,可通過不同氣體組份調(diào)節(jié)控制滲層組織,降低了滲氮層的表面脆性,變形小,滲層硬度分布曲線較平穩(wěn),不易產(chǎn)生剝落和熱疲勞。可滲的基體材料比氣體滲氮廣,無毒,不會爆炸,生產(chǎn)安全,但對形狀復(fù)雜模具,難以獲得均勻的加熱和均勻的滲層,且滲層較淺,過渡層較陡,溫度測定及溫度均勻性仍有待于解決。
離子滲氮溫度以450~520℃為宜,經(jīng)處理6~9h后,滲氮層深約0.2~0.3mm。溫度過低,滲層太薄;溫度過高,則表層易出現(xiàn)疏松層,降低抗粘模能力。離子滲氮其滲層厚度以0.2~0.3mm為宜。磨損后的離子滲氮模具,經(jīng)修復(fù)和再次離子滲氮后,可投入使用,從而可大大地提高模具的總使用壽命。
2.氮碳共滲,氮碳共滲工藝溫度較低(560~570℃),變形量小,經(jīng)處理的模具鋼表面硬度高達900~1000HV,耐磨性好,耐蝕性強,有較高的高溫硬度,可用于壓鑄模、冷鐓模、冷擠模、熱擠模、高速鍛模及塑料模,分別可提高使用壽命1~9倍。但氣體氮碳共滲后常發(fā)生變形,膨脹量占化合物厚度的25%左右,不宜用于精密模具。處理前必經(jīng)去退火和消除殘余。
例如:Cr12MoV鋼制鋼板彈簧孔沖孔凹模,經(jīng)氣體氮碳共滲和鹽浴滲釩處理后,可使模具壽命提高3倍。又如:60Si2鋼制冷鐓螺釘沖頭,采用預(yù)先滲氮、短時碳氮共滲、直接淬油、低溫淬火及較高溫度回火處理工藝,可改善心部韌性,提高冷鐓沖頭壽命2倍以上。
展開 汽車零部件離不開的氮化工藝，美炸了
離子氮化又稱輝光滲氮，是利用輝光放電原理進行的。
熱處理行業(yè)最漂亮的風(fēng)景莫過于此。
今天咱們分享一家國外專業(yè)從事離子滲氮服務(wù)的公司Ionitech Ltd. 這家公司有著40多年的離子滲氮的經(jīng)驗。我們都知道，所有行業(yè)的許多零件和工具都要進行等離子滲氮。
離子滲氮是在充以含氮氣體的低真空爐體內(nèi)把金屬工件作為陰極爐體為陽極，通電后介質(zhì)中的氮氫原子在高壓直流電場下被電離，在陰陽極之間形成等離子區(qū)。
在等離子區(qū)強電場作用下，氮和氫的正離子以高速向工件表面轟擊。離子的高動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽訜峁ぜ砻嬷了铚囟取Ｓ捎陔x子的轟擊，工件表面產(chǎn)生原子濺射，因而得到凈化，同時由于吸附和擴散作用，氮遂滲入工件表面。
作為七十年代興起的一種新型滲氮方法，與氣體滲氮相比具有滲氮速度快、滲氮層組織易于控制、脆性小、無環(huán)境污染、節(jié)約電能，氣源、變形小等優(yōu)點。
看一個高清的離子滲氮的視頻，希望這個工藝能給大家留下深刻的印象。
脈沖輝光放電滲氮(等離子滲氮)是提高金屬和合金硬度和耐磨性的有效方法。該方法的基本技術(shù)優(yōu)勢是該過程發(fā)生的低溫導(dǎo)致可忽略的體積變形。
等離子滲氮是一種技術(shù)可能性很大的方法，適用于處理形狀和幾何形狀非常復(fù)雜的零件。
可以獲得期望結(jié)構(gòu)的擴散層，即擴散飽和過程是可控的，并且可以被優(yōu)化以符合對層質(zhì)量的特定要求。所獲得的氮化物區(qū)域是致密的，并且與基底金屬牢固連接。
等離子滲氮也能夠處理不銹鋼零件，而不需要預(yù)蒸鍍工藝。也可以進行處理，以保持鋼的耐腐蝕性。
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軸類零件選材及熱處理工藝分析
現(xiàn)選用Q700-2，鑄造成形，其工藝路線如下：
鑄造→高溫正火→高溫回火→機械加工→軸頸處氣體滲氮。
高溫正火是為了獲得均勻細小的珠光體基體，提高強度、硬度和耐磨性。高溫回火是消除正火造成的應(yīng)力。軸頸處滲氮是為了提高軸頸處的表面硬度和耐磨性。
文章來自我愛機械制圖。
40CrNiMoA
9、滲氮
①離子滲氮
預(yù)備熱處理：840～860℃淬火，油冷；
600～620℃回火，油冷或水冷；
調(diào)制后硬度200～220 HBW
常用滲氮溫度：510～540℃
離子滲氮技術(shù)要求：深度0.2～0.5mm，表面硬度≥550HV
②氣體滲氮
10、淬透性
本公眾號提供的熱處理參數(shù)均為經(jīng)驗值，材料熱處理后性能受碳含量、合金化、爐溫均勻性等多因素影響，建議采用前進行參數(shù)驗證試驗。
小編水平有限，若您有更多熱處理經(jīng)驗，也可私信小編對本文進行完善。
四種模具表面處理技術(shù)
雖然旨在提高模具表面性能新的處理技術(shù)不斷涌現(xiàn)，但在模具制造中，應(yīng)用較多的主要的滲氮、滲碳和硬化膜沉積。
1、滲氮
滲氮工藝有氣體滲氮、離子滲氮和液體滲氮等方式。每一種滲氮方式中，都有若干種滲氮技術(shù)，可以適應(yīng)不同鋼種、不同工件的要求。
由于滲氮技術(shù)可以形成優(yōu)良性能的表面，并且滲氮工藝與模具鋼的淬火工藝有良好的協(xié)調(diào)，同時，滲氮溫度低，滲氮后不需激烈冷卻，模具的變形極小，因此，模具的表面強化是采用滲氮技術(shù)較早，也是應(yīng)用最廣泛的。
2、滲碳
模具滲碳的目的，主要是為了提高模具的整體強韌性，即模具的工作表面具有高的強度和耐磨性。由此引入的技術(shù)思路是，用較低級的材料，即通過滲碳淬火來代替較高級別的材料，從而降低制造成本。
3、硬化膜沉積
硬化膜沉積技術(shù)，目前較成熟的是CVD和PVD。為了增加膜層與工件表面的結(jié)合強度，現(xiàn)在發(fā)展了多種增強型CVD、PVD技術(shù)。
硬化膜沉積技術(shù)最早在工具(刀具、刃具、量具等)上應(yīng)用，效果極佳，多種刀具已將涂覆硬化膜作為標(biāo)準(zhǔn)工藝。
模具自上個世紀(jì)80年代開始采用涂覆硬化膜技術(shù)。目前的技術(shù)條件下，硬化膜沉積技術(shù)(主要是設(shè)備)的成本較高，仍然只在一些精密、長壽命模具上應(yīng)用，如果采用建立熱處理中心的方式，則涂覆硬化膜的成本會大大降低。更多的模具如果采用這一技術(shù)，可以整體提高我國的模具制造水平。
四、模具材料的預(yù)硬化技術(shù)
模具在制造過程中，進行熱處理是絕大多數(shù)模具長時間沿用的一種工藝。自上個世紀(jì)70年代開始，國際上就提出預(yù)硬化的想法，但由于加工機床剛度和切削刀具的制約，預(yù)硬化的硬度無法達到模具的使用硬度，所以，預(yù)硬化技術(shù)的研發(fā)投入不大。
展開 熱處理匯總（焊接必收）
鋼的碳氮共滲：碳氮共滲是向鋼的表層同時滲入碳和氮的過程。習(xí)慣上碳氮共滲又稱為氰化，以中溫氣體碳氮共滲和低溫氣體碳氮共滲（即氣體軟氮化）應(yīng)用較為廣泛。中溫氣體碳氮共滲的主要目的是提高鋼的硬度，耐磨性和疲勞強度。低溫氣體碳氮共滲以滲氮為主，其主要目的是提高鋼的耐磨性和抗咬合性。
調(diào)質(zhì)處理（quenching and tempering）：一般習(xí)慣將淬火加高溫回火相結(jié)合的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)處理廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。調(diào)質(zhì)處理后得到回火索氏體組織，它的機械性能均比相同硬度的正火索氏體組織更優(yōu)。它的硬度取決于高溫回火溫度并與鋼的回火穩(wěn)定性和工件截面尺寸有關(guān)，一般在HB200—350之間。
釬焊：用釬料將兩種工件加熱融化粘合在一起的熱處理工藝。
12.
工藝過程
熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個過程，有時只有加熱和冷卻兩個過程。這些過程互相銜接，不可間斷。
加熱是熱處理的重要工序之一。金屬熱處理的加熱方法很多，最早是采用木炭和煤作為熱源，近而應(yīng)用液體和氣體燃料。電的應(yīng)用使加熱易于控制，且無環(huán)境污染。利用這些熱源可以直接加熱，也可以通過熔融的鹽或金屬，以至浮動粒子進行間接加熱。
金屬加熱時，工件暴露在空氣中，常常發(fā)生氧化、脫碳(即鋼鐵零件表面碳含量降低)，這對于熱處理后零件的表面性能有很不利的影響。因而金屬通常應(yīng)在可控氣氛或保護氣氛中、熔融鹽中和真空中加熱，也可用涂料或包裝方法進行保護加熱。
加熱溫度是熱處理工藝的重要工藝參數(shù)之一，選擇和控制加熱溫度，是保證熱處理質(zhì)量的主要問題。加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理的目的不同而異，但一般都是加熱到相變溫度以上，以獲得高溫組織。
展開 鋼的表面化學(xué)熱處理集錦
根據(jù)共滲溫度不同，碳氮共滲可分為高溫（900～950℃）、中溫（700～880℃）及低溫（500～570℃）三種。目前工業(yè)上廣泛應(yīng)用的是中溫和低溫氣體碳、氮共滲。其中低溫氣體碳、碳共滲主要是提高耐磨性及疲勞強度，而硬度提高不多，故又稱為軟氮化，多用于工模具。中溫氣體碳、氮共滲多用于結(jié)構(gòu)零件。
中溫氣體碳、氮共滲是將鋼件放入密封爐內(nèi)，加熱到820～860℃，并向爐內(nèi)通入煤油或滲碳氣體，同時通入氨氣。在高溫下共滲劑分解形成活性碳原子［C］和氮原子［N］被工件表面吸收并向內(nèi)層擴散，形成一定深度的碳氮共滲層。在一定的共滲溫度下，保溫時間主要取決于要求的滲層深度。一般零件的滲層深度為0.5～0.8mm，共滲保溫時間約為4～6h。由于氮的滲入，提高了過冷奧氏體的穩(wěn)定性，所以鋼件碳、氮共滲后可直接油淬，滲層組織為細針狀馬氏體加碳、氮化合物和少量殘余奧氏體。淬火后鋼件應(yīng)進行低溫回火。鋼件碳、氮共滲后可同時兼有滲碳和滲氮的優(yōu)點。
低溫氣體碳、氮共滲是以滲氮為主的碳、氮共滲過程。當(dāng)氮和碳原子同時滲入鋼中時，很快在表面形成很多細小的含氮滲碳體Fe3CN，這些碳、氮化合物就是鐵的氮化物的形成核心，從而加快了滲氮過程，縮短了軟氮化的時間。低溫碳、氮共滲所用的滲劑一般采用吸熱式氣氛和氨氣混合氣，也有用尿素、甲酰胺、三乙醇胺以及醇類加氨氣。共滲層的表面硬度比純氣體滲氮稍低，但仍具有較高的硬度、耐磨性和高的疲勞強度。低溫碳氮共滲加熱溫度低、處理時間短、鋼件變形小，又不受鋼種限制，適用于碳鋼、合金鋼和鑄鐵材料。可用于處理各種工模具以及一些軸類零件。
（五）鋼的滲硼
用活性硼原子滲入鋼件表層并形成鐵的硼化物的化學(xué)熱處理工藝稱為滲硼。滲硼能顯著提高鋼件的表面硬度（1300～2000HV）和耐磨性，同時具有良好的耐熱性和抗蝕性。
根據(jù)使用的滲硼介質(zhì)，滲硼方法有固體滲硼、液體滲硼和氣體滲硼。
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