渗氮新工艺调研

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请大家说说自己渗氮的工艺，包括材质、工艺参数，检测指标，存在的问题。目前我在做低温气体催化渗氮，汽缸套（小样）480°C的效果可以与离子渗氮相当。希望大家共同讨论，推动渗氮技术的进步！

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1# nanomaterial
附：球磨铸铁催化渗氮数据

渗氮后的试样在Hv-1000型显微硬度计上测定显微硬度，加载载荷为300g，加载时间为10s，其硬度值如表2.3所示。渗氮后的表面硬度明显增加，其中最引人注目的是，表面活化预处理后在360℃渗氮后的试样表面硬度比原始试样硬度提高了近一倍。传统的渗氮工艺是不可能在360℃的条件下形成氮化物的。不同温度下表面硬度与基体硬度对比见图3.7。
表3.2 渗氮试样显微硬度
渗氮温度℃        硬度点1        硬度点2        硬度点3        平均值
360        526        502        569        632
400        631        786        763        727
450        773        767        756        766
480        1090        853        1031        991
500（4h）        876        763        616        752


图3.7不同温度下表面硬度与基体硬度对比
从图3.7中可以看出不同渗氮工艺条件下试样表面应当均有所提高，特别是480℃下渗氮10小时的试样表面硬度提高3倍左右，与传统气体渗氮工艺相当。这说明表面活化低温气体渗氮已经具有实际生产意义，可以在某种条件下代替传统气体渗氮以降低能耗和缩短加工时间。
为了从硬度上验证渗氮层的深度，我们又测量了渗氮试样的纵截面显微硬度（表3.3）。测量方法为，以渗氮层为初始测量点，接下来每次测量测量点都想心部移动20µm，通过观察硬度的衰减来验证渗氮层的厚度。此方法误差较大，之作定性比较。
表3.3不同工艺渗氮试样纵截面显微硬度硬度
温度（℃）        显   微   硬   度 （HV）
360        619        422        394        374        305        323
400        588        457        389        389        349        315
450        754        557        349        391        351        326
480        777        719        505        409        303        335
500（4h）        1012        859        555        450        322        290

由图3.8可以看出，360℃和400℃下渗氮虽然能够获得较高的表面硬度，但是随着深度的增加硬度迅速衰减，在表面出现磨损的情况下并不能提供良好的硬度表现。当渗氮温度在450℃以上时，硬度在30µm以后开始
图3.8纵截面显微硬度衰减
衰减，特别是480℃以上时，高硬度保持到40µm，具有较高的应用价值。同时，可以得出这样的结论，渗氮温度在450℃以下时，球墨铸铁试样表面虽然生成了氮化物，但是渗氮层厚度较薄，当渗氮温度超过450℃时，球墨
铸铁试样表面不但获得了氮化物层，还具有一定深度的扩散层，对提高纵截面硬度有显著影响。这也与纵截面的金相组织照片相符。

热火

480°会不会温度太低渗速过慢啊，这样降低了生产效率。

孤鸿踏雪

有时候要保证氮化质量，如：表面高硬度和很小的变形量，低温渗氮也是不得已而为之啊！

孤鸿踏雪

楼主提供的资料，可否为亲自试验数据？该球铁牌号是什么？另外，按照楼主在2#帖提供的数据显示，表面硬度散差较大，尤其是40h的长时渗氮，根据本人对不同牌号的球铁所作氮化试验，不应出现如此结果。
     “特别是480℃下渗氮10小时的试样表面硬度提高3倍左右”，我怎的没看到哪个是施渗10h的？

czf000

马氏体不锈钢活塞环气体氮化工艺                                       
渗氮前的准备工作
1  装炉前检查设备：水、电、管道、测温系统、氨分解率测定仪等保证正常使用。
2  液氨的含水量（质量分数）应＜1%
3  检查蓄水桶是否灌满水。
4  装炉前检查进排气管是否堵塞。应用压缩空气等去除管道中的积水和脏物。
5  检查渗氮吊具是否牢固可靠，使用时不许超载，如有脏物或氧化皮应清除。
6  工件装炉前应检查有无划痕、尖角、碰伤及变形等缺陷，如发现问题应找有关人员处理。
7  用汽油、金属清洗剂、酸洗、喷砂等清洗工件表面，不许有锈蚀、油污等存在。
8  每炉放氯化铵20-30克，氯化氨与石英砂按1:200比例混合随料筐放如炉中或开始渗氮1.5小时内在通氨气的同时,将50-100ml四氯化碳滴入炉内。
9  为保证质量可通过试样孔放入中检试样，在渗氮过程中抽检，装炉后盖上炉盖，对称拧紧螺栓，方可通氨。
10  装炉的试样应进行与工件相同的预先热处理，其试样表面粗糙度也应与工件表面相同。
工艺：

杨青海

你的氨分解率控制效果可以说说吗?

czf000

500-540℃  10-18h分解率20-45%，加NH4Cl催渗

杨青海

我们也想开发球铁的氮化,就是变形控制不好掌握,一般材料氮化只有0.03左右,但球铁有0.20左右!如果低温产量上不来!按你所说的工艺,产量也是一个问题?有没有既可以控制变形,产量也OK的介绍介绍.....

杨青海

还有一个问题,不知你们有没有这现象,温度低的脆性等级要高过温度高!

nanomaterial

回2#的问题
480的深度效果比520度离子深度效果还要好，至于渗氮机理，现在我正在做试验探讨。如果您有兴趣我们可以交流。

nanomaterial

回杨工的问题:
本试验是通过预处理进行的催化低温深度，主要目的就是为了降低渗氮温度，节约能耗，对薄壁零件可以减少渗氮变形。本试验做的汽缸体零件的材质元素如下表：气缸套的化学成分：
C:2.8-3.2；  Si:1.6-2.0 ； Mn:0.7-1.0 ； Cu:0.8-1.2 ；Cr:0.25-0.4 ；B:0.03-0.05 P:0.15-0.25
S<0.12还含有微量的钼等其它合金元素。
机械性能：硬度，220-280HB.
抗    拉：245MPA
表面氮化：白亮层大于6微米，硬度HV600-800.
气缸套氮化后要进行一次抛光，我们以前出现过抛光麻点的事情。
现在执行的工艺如下：
氮化温度在500-510℃，时间是升温，保温7小时，降温。

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回杨青海高工：
本试验是利用催化剂进行的渗氮，所以目前的渗氮结果XRD分析看，催化剂也渗进去了，所以很难用现在的传统渗氮理论进行解释，但希望大家一起探讨，共同努力，为推进气体渗氮的革新而努力！至于杨工说的硬度，在做显微硬度是，压痕确实有裂纹，但没有具体考察。

nanomaterial

杨工，如果你感兴趣，你可以提供试样，我先在实验室做小试，满足你的要求了，在去你们公司做中试，可以联合开发低温渗氮的技术。目前，我想开发的是船用汽缸体，和氮化环，他们继续解决渗氮变形问题。至于产量，效率，我们做的对比试验结果看由于离子渗氮。我们的催化剂不是你说的氯化铵和传统的催化剂。我们选的催化剂，第一要保证低温氨气的分解率，第二要有充分的吸附效应（现在在做试验验证），至于其扩散机理正在探讨中。

lx521lx

什么催化剂，能否发邮箱lx521lx@163.com有兴趣

gmi

楼主的思路不够清晰啊，呵呵o(∩_∩)o...

贾德斌

变形也可以从设备上进行调整，费用略高。用移相调功方式取代过零触发，提高控温精度，最大程度的减小冲温现象，可以减小很多的变形问题。

热处理技师

稀土催渗吗，就你的温度我持有怀疑态度。

温庆远

当年风靡一时的镀钛氮化（参观大连机车厂内燃机曲轴都进行镀钛氮化，可见当时对该工艺的迷信程度），现在已经消失得无影无踪。究竟钢铁工件能否镀上金属钛，这是该工艺成功与否的关键。鄙人对化学是外行，请明白人解惑。

那年夏天

工具钛也是一种增加活塞环的耐磨性能，其实就是好看，跟氮化没什么区别。说白了也就是在氮化层上在加点耐磨层。老外喜欢镀钛金额活塞环...