ε_氮化物与γ’氮化物

zhengcj

ISO 6336-5中规定，氮化处理要求白亮层深度≤25um，且ε_氮化物与γ’氮化物之比＞8。请教高手，何为ε_、γ’ 氮化物？他们的组成是什么？金相上如何区分？

孤鸿踏雪

我先占个沙发
     ε相
     （1）是以电子化合物CuZn3为溶剂的固溶体，具有密排六方晶格。
凡电子浓度为7/4的电子化合物均具有密排六方结构，称为ε相。
    （2）一种含氮范围变化很宽的间隙相，在500℃以下，ε相的成分大致在Fe3N（8.1％N）和 Fe2N（11.1％N）之间。温度升高，则浓度可变范围加大；反之，将从含氮小于8.25％N的ε相中析出γ/相，ε相一般表达式为Fe2~3N，氮原子有序地占据由Fe原子组成的密排六方晶格的间隙位置，其显微硬度约为265 HV。
     γ‘相  一种成分可变的间隙相，含氮在5.7~6.1％范围内，当含氮量为5.9时，其成分符合Fe4N化学式，氮原子有序地占据由Fe原子组成的面心立方点阵的间隙位置，硬度约为550 HV。大约在680℃以上，γ’相分解转变为ε相。

zhengcj

孤鸿踏雪 发表于 2011-11-3 15:33
我先占个沙发
     ε相
     （1）是以电子化合物CuZn3为溶剂的固溶体，具有密排六方晶格。

感谢孤鸿前辈的详细解答！但是如何在金相上区分这两种氮化物呢？ISO 6336-5标准中的两种氮化物的比值要求是不是有些苛刻了，目前的渗氮质量检验是否检测该比值？

孤鸿踏雪

zhengcj 发表于 2011-11-3 15:40
感谢孤鸿前辈的详细解答！但是如何在金相上区分这两种氮化物呢？ISO 6336-5标准中的两种氮化物的比值要求 ...

说来惭愧，从未有过这样的经验。个人愚见，这些化合物相再普通金相显微镜下是无法分辨的，只有在电子显微镜下才能加以区分。但在电子显微镜下进行定量分析技术就更不得而知了。论坛前辈MYG搞了一辈子金相，希望路过此地解答一下。

7204750

孤鸿踏雪 发表于 2011-11-3 15:33
我先占个沙发
     ε相
     （1）是以电子化合物CuZn3为溶剂的固溶体，具有密排六方晶格。

γ’氮化物的韧性好，ε_氮化物的耐磨性好，要是金相上可以辨别（比如特殊的腐蚀剂），那将对研究事半功倍，更具需要金相就可以预测性能。这也是我一直以来的想法，但无结果。

kero543

得要用XRD才能分辨出此二种氮化物的咩。

7204750

孤鸿前辈，暂且抛开金相区分这两种相的问题，什么样的参数（比如NH3通量，温度，）有利于ε相的形成呢？

孤鸿踏雪

7204750 发表于 2011-11-4 11:27
孤鸿前辈，暂且抛开金相区分这两种相的问题，什么样的参数（比如NH3通量，温度，）有利于ε相的形成呢？

     可控渗氮理论指出，某种材料的产品经过氮化处理，是否能形成白亮层、所形成的白亮层厚度及是否连续，不仅与该材料在该渗氮条件下的临界氮势值和实际氮势有关和渗氮工艺时间有关；还与渗氮方法、渗氮过程所采用的渗剂配方有关。
   就氮化方法而言，在相同的其它条件下，离子氮化基本上只形成单相的γ‘白亮层，所以白亮层厚度很浅，几乎难以突破0.009mm，而盐浴氮化最易完整而且较厚的白亮层。气体氮化的白亮层相结构还与所采用的渗剂配方、比例有关。

material863zhou

7204750 发表于 2011-11-4 11:27
孤鸿前辈，暂且抛开金相区分这两种相的问题，什么样的参数（比如NH3通量，温度，）有利于ε相的形成呢？

1.提高混合气体中氮浓度，易促使ε相形成。
2.提高渗氮温度或者炉体气压，有利于化合物层中ε相增加。
3.渗氮时间越短，ε越多，随着时间延长ε相减少。

kop123

渗氮温度的影响，表现在两方面，一方面改变了氮在各氮化物相中的扩散系数，另一方面，根据Fe-N状态图，还改变着渗层的相结构，从面影响渗层的长大动力学。在渗氮温度低于590℃，随着温度的升高，在Fe-N状态田上ε相区扩大，而γ′相和α相的相区变化不大，而氮在ε相中的扩散系数随温度升高的增长率又大于在γ′相中，因此，随着渗氮温度的升高，ε相厚度增加，总层深也增加，但渗层很难发现γ′相层。当渗氮温度高于590℃时，渗层中将出现γ相。出于γ相在状态图中用区随着温度的升高而迅速扩大，在渗层中γ相层厚度增厚。渗层中ε相随着渗氮温度的升高，虽然其扩散系散增大率大于γ相，但其相区变化甚微，因此其厚度随着渗氮温度的升高增加较慢。当渗氮温度大于700℃时，由于在状态图中γ相区扩大至这样的状态，即氮在γ相中的扩散通量大于在ε相中的扩散通量，γ相厚度急剧增厚，而ε相层厚度反而减簿。

zhangxiang001

ε相即Fe2-3N
γ相即Fe4N氮溶于α相过饱和固溶体。
ε相在试样最表层呈白亮色。
γ’ 相经300-400℃回火2小时后通过金相显微镜400倍放大可看到其呈针状分布在α相间。
我厂ε相要求＞12μm，γ’ 相＞190μm。

孤鸿踏雪

zhangxiang001 发表于 2011-11-7 08:57
ε相即Fe2-3N
γ相即Fe4N氮溶于α相过饱和固溶体。
ε相在试样最表层呈白亮色。

这样精确的要求，如何控制？能否分享一下？

zhengcj

zhangxiang001 发表于 2011-11-7 08:57
ε相即Fe2-3N
γ相即Fe4N氮溶于α相过饱和固溶体。
ε相在试样最表层呈白亮色。

白亮层不单纯是ε相吧？

motion_0576

11#
1   调质组织状态氮化后，金相能观察到γ’ 相吗？好像不行。
2   γ’ 相＞190μm应该是金相法检测渗氮层深度；应该只有在α相上能观察到。

7204750

material863zhou 发表于 2011-11-4 14:51
1.提高混合气体中氮浓度，易促使ε相形成。
2.提高渗氮温度或者炉体气压，有利于化合物层中ε相增加。
...

谢谢周工，温度提高指的只是铁素体范围内吧。过575度是不情况就另说了。

7204750

孤鸿踏雪 发表于 2011-11-4 14:07
可控渗氮理论指出，某种材料的产品经过氮化处理，是否能形成白亮层、所形成的白亮层厚度及是否连续 ...

谢谢杨工，我们是气体氮化，做耐磨性，想提高白亮层中的ε_氮化物比重。

孤鸿踏雪

7204750 发表于 2011-11-8 08:42
谢谢杨工，我们是气体氮化，做耐磨性，想提高白亮层中的ε_氮化物比重。

什么材料？

7204750

孤鸿踏雪 发表于 2011-11-8 16:46
什么材料？

球墨铸铁和灰铸铁两种材料都在做。C含量都在3-3.5%，Si在2%左右，Mn0.5%左右，其他元素都很微量了

孤鸿踏雪

7204750 发表于 2011-11-8 16:54
球墨铸铁和灰铸铁两种材料都在做。C含量都在3-3.5%，Si在2%左右，Mn0.5%左右，其他元素都很微量了

这类材料的白亮层主要是ε相，次表层的γ‘相很少，也不连续

7204750

孤鸿踏雪 发表于 2011-11-8 17:01
这类材料的白亮层主要是ε相，次表层的γ‘相很少，也不连续

那温度在在590度以上（比如620）采用奥氏体软氮化性能和590以下（比如580）的相比，光耐磨性来说哪个要好些呢？