预氧化氮化

离哥

做气体氮化的时候， 我一般都是低温装炉后通入大量NH3，排除炉内的空气防止工件在加热的过程中被氧化，然而就在前不久在一位老前辈那里听说，38CrMoAl在进行气体氮化的时候，在升温到300多度的时候，保温一定时间，此时不通入氨气，让工件表面略有氧化，然后再通入氨气按正常的氮化工艺渗氮，这样出来的工件，氮化效果非常好
我有点纳闷，工件表面形成了氧化膜，一般来说会阻碍活性氮原子的渗入，为什么出来的工件效果会好？我也不敢轻易的拿产品来做试验。
我想请问，有没有人做过这种”预氧化氮化“的？能说明其中的原因吗？

孤鸿踏雪

回复 1# 离哥


    请看看这篇文章：
  氧化层对渗氮动力学的影响
        （南昌大学材料科学与工程学院  周潘兵等）
   以纯铁为对象，采用增重测量、X射线衍射分析和扫描电镜显微镜显微分析方法就充分预氧化对渗氮的作用进行研究。结果表明，渗氮初期，预氧化纯铁表面发生Fe3O4氧化层向ε-Fe3N相的转化；氮原子极易穿过Fe3O4氧化层渗入基体，并在氧化层之下的铁基体形成γ′氮化物；γ′氮化物呈指状延伸生长，使得纯铁渗氮时的化合物层平直界面失稳。渗氮后，与未经预氧化试样相比，扣除氧化层本身氮化带来的贡献，预氧化试样的催渗增重达45%，证实较厚的Fe3O4氧化层不仅会阻碍渗氮，反而具有明显的催渗作用，并提出了两种可能性的催渗机理。
   渗氮初期，预氧化纯铁表面形成Fe3O4层能迅速与氨气反应形成ε氮化物，同时氮又能迅速穿过该层渗入金属基体，并在氧化层之下的金属基体中形成γ′氮化物；
   渗氮过程中，预氧化纯铁化合物层中的γ相呈指状向α相延伸生长，从而不再保持纯铁渗氮时的化合物层界面平直、无两相区的Fe-N二元扩散组织特征，这与氧可能参与了共渗有关；
   预氧化形成厚的Fe3O4层对纯铁的气体渗氮不但没有阻碍，反而有显著的催渗作用，扣除Fe3O4层本身氮化的贡献，催渗造成的氮净增量达正常渗氮量的45%；
   纯铁预氧化的催渗效果和过程特别，对表面氧化物以Fe3O4为主的钢具有普遍意义。
                                   —摘自《材料热处理学报》（2005，NO．4）
   这只是原文的部分摘要，楼主可按图索骥找到原文消化一下

离哥

谢谢你的答复，稍后便去下这载这篇文章，
我知道你在氮化方面应该称得上专家了，我想问一下，预氧氮化这种工艺你做过没有？

孤鸿踏雪

回复 3# 离哥


    2008年6月我在江苏汇九齿轮有限公司（分司）调试一台真空脉冲氮化炉时，采用的是预氧化渗氮，不过我们采用的是420℃预氧化40min，当时，调试合格后，我即返回山东公司总部。现在我已一年多没有去那里，不知道具体情况。而我司的几台氮化炉所做70余种产品没有一台采用预氧化技术。原因很简单：我司的各种热处理设备长期处于超负荷运行状态，我们的氮化产品都是氮化结束立即出炉进入缓冷罐缓冷，同时再装一炉，待升温排气30min后即进入氮化阶段，所以没有条件做预氧化。
  据了解，预氧化主要作用是能够提高渗速。我所向你推荐的这篇文章，其实，因为我们现在没条件搞这种预氧化，所以没有细看这篇文章。类似文章还有，楼主可以自己搜集一些。

离哥

如果真的可行，接下来我们这里有两台新设备要调试，我可以借此机会来做一下。等我做出了结果再和你们分享
说实话，我们也是接外面的产品进行加工，谁也不敢轻易的拿别人的产品来做试验

裸岩

回复 5# 离哥


工件在300~400度预热氧化，金属表面被氧化不但对渗氮无害，反而会促进氮的渗入，有利于氮化物的形成。
预热氧化的反应为2Fe+O2——2FeO，渗氮时的反应为6FeO+2[N]——2Fe3N+3O2。
在相同的处理规范下，经过预热氧化的工件比未经过氧化的金属表面的渗层更深，并得到光洁的表面。
在QPQ处理工艺中，采用的主要工艺为预热——氮化——氧化，也即这个道理。

txljh8

适度预氧化虽然对促进氮化有利，但也不是绝对的。
预热温度和时间掌握得不好，预热过度则得不到“光洁的表面”，而且工件表面可能疏松、脱落、 花斑、麻点等

mmmkkklll2

那请问预氧化对渗碳有没有做用呢，有的话做用大吗？

LIUYANG

预氧化后氮化，我觉得关键是要把握预氧化的温度和时间，不知有经验的老师能否介绍一下-

霜月

以前在气体软氮化时，装炉后将炉盖敞开一条缝升温，到温后再过10分钟才将炉盖关紧，目的就是想先预氧化以便获得均匀的白亮层，工艺试验时效果明显，但因设备采用的是井式渗碳炉，批量生产不是很稳定，后来氮化件都委外了，没有再关注。

LIUYANG

回复 10# 霜月


   请教： 是热装炉吗？氮化温度是多少？升温时间多少时间？

孤鸿踏雪

回复 11# LIUYANG


    我来替专家回答你：
  我们的产品统统都是热装炉，即出炉的同时装入另一路，而且出炉的温度即是氮化结束的工艺温度。氮化采用的是等温氮化（一段氮化），这个氮化结束的工艺温度就是等温温度，如果是桥式（三段）氮化，则出炉温度应是工艺的第三段温度。
  至于采用等温氮化、二段氮化、三段氮化还是循环氮化工艺，主要看氮化件材料和技术要求（包括变形量要求）。

197971500

有没有正在使用的，都来讲一下

离哥

以前在气体软氮化时，装炉后将炉盖敞开一条缝升温，到温后再过10分钟才将炉盖关紧，目的就是想先预氧化以便 ...
霜月 发表于 2010-9-6 23:21

    如果在渗氮的前期就获得较深的白亮层了的话，虽然零件的表面硬度得到了提高，但是如果要求有较深的高硬度层，这样会不会影响氮化的效果
例如：38CrMoAlA的主轴，要求距工件表面0.1mm处硬度也要达到HV850，如果采用预氧化氮化，表面硬度应该没有什么问题，那么正如我说的，在0.1mm处能达到硬度要求吗？

离哥

回复 6# 裸岩


    谢谢您的关注

吾生也有涯

我们公司现在的工艺都是320摄氏度预氧化60分钟（高温回火炉），然后再转气体氮化炉做氮化处理的。材料是38CrMoAlA。可惜现在公司的热处理生产线还在安装中，估计到热调要到10月份了。
关于这个问题我请教过公司的热处理顾问，他的回答是可以提高渗速，改善表面质量。这位老先生在军工行业干了一辈子的热处理，这种工艺肯定是没问题的。

离哥

谢谢，有你们的这些话我也敢放心的去做了。谢谢

LIUYANG

请教预氧化的反应式及渗氮时的反应式-

裸岩

回复 18# LIUYANG


    请您查看6楼的帖子。

LIUYANG

回复 19# 裸岩


    预氧化是为了得到四氧化三铁还是氧化亚铁？