离子氮化后零件的“肿胀”现象及防治对策一、“肿胀”的本质离子氧化后零件的“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。氮化处理后零件的“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:离子氯化后零件的“肿胀量”较其它氮化方法要小。这是因为;离子氢化中的“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。氨化温度愈高、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。与传统淬火相比,氮化处理变形量极小。禅城区铁锅氮化处理的作用
气体氮化工艺操作时,温度、时间和氨气流量是关键控制参数。温度一般控制在 480 - 580℃之间,温度过低,氮原子扩散速度慢,氮化层薄且硬度低;温度过高,会导致氮化层组织粗大,脆性增加。氮化时间根据工件材质、氮化层深度要求而定,通常为 10 - 100 小时。氨气流量需根据炉内空间和工件装载量合理调整,流量过小,活性氮原子供应不足,氮化效果差;流量过大,不仅浪费氨气,还可能导致炉内压力过高,影响氮化质量。此外,在氮化前,工件表面需进行严格清洗和脱脂处理,确保氮原子能够顺利渗入,保证气体氮化工艺的处理效果。禅城区铁锅氮化处理的作用氮化处理后无需淬火,变形小,适合高精度机械部件。
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。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。其中铝是强的氮化物元素,含有。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。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。
为此,通过系统的试验,综合比较和分析了氮化处理前的淬火、淬火+一次回火、淬火+两次回火及淬火+三次回火四种不同热处理状态对H13模具钢氮化后的表面渗层组织与力学性能的影响规律,为实际生产工艺的制定提供参考。(1)淬火态H13钢氮化后,表面没有出现常规的白亮层和扩散层,表层到芯部的硬度均在HV980左右。三种调质态H13钢氮化后,氮化层的厚度都约为0.24mm,其中化合物层厚度依次为:6、10、11μm。表面硬度均约为HV950。化合物层由ε相(Fe2N)、γ′相和Fe3O4构成,扩散层由α2Fe、ε相(Fe3N)、CrN和γ′相构成,但各相含量有一定差别。(2)H13钢的淬火+二次回火或淬火+三次回火试样氮化后,表面化合物层结构致密,几乎没有针状组织,扩散层中有少量脉络状氮化物。因而综合比较几种热处理态氮化试样的化合物层及整个氮化层厚度、氮化层硬度及其向芯部的过渡情况、渗层致密性及其缺陷,H13钢的淬火+二次回火或淬火+三次回火试样氮化后的表面性能较佳。离子氮化处理的度可从350℃开始,考虑到材质及其相关机械性质的选用处理时间可由数分钟以致于长时间的处。
在汽车零部件制造中,氮化处理有众多成功应用实例。汽车发动机的活塞销,经氮化处理后,表面硬度提高,耐磨性增强,能在高速往复运动中有效减少磨损,保证发动机的动力输出和稳定性。变速器的同步器齿套,氮化处理后,齿面硬度提升,换挡更加顺畅,减少了齿面磨损和打齿现象,提高了变速器的可靠性和使用寿命。汽车制动系统的制动盘,经氮化处理后,表面形成的氮化层可提高其抗热疲劳性能,在频繁制动产生的高温下,仍能保持良好的制动性能,保障行车安全,充分体现了氮化处理在提升汽车零部件性能方面的重要价值。氮化处理后的零件表面呈银灰色,美观耐用。禅城区铁锅氮化处理的作用
渗氮有较高的抗咬合性能。禅城区铁锅氮化处理的作用
航空航天领域对材料性能要求极为苛刻,氮化处理在其中发挥着关键作用。航空发动机的涡轮叶片,在高温、高压、高转速的恶劣环境下工作,需具备优异的高温强度、抗氧化性和耐磨性。氮化处理可在叶片表面形成耐高温、抗氧化的氮化层,提高叶片的高温稳定性和抗热腐蚀性能。飞机起落架等关键部件,经氮化处理后,表面硬度和疲劳强度提升,能更好地应对飞机起降时的巨大冲击力和复杂应力,保障飞行安全。氮化处理为航空航天材料性能的优化提供了可靠手段,助力航空航天技术不断突破。禅城区铁锅氮化处理的作用