材料、装炉量和氨分解率对气体渗氮效果的影响

HEATS

　　笔者结合多年的生产实践，总结了工件材料、装炉量和氨分解率等因素对气体渗氮效果的影响，并且为保证渗氮质量提出了相应的措施。

0 o+ t7 {7 H- A: v2 D% \2 v: { 1 u& ^& j5 |: |. }

　　1气体渗氮的材料选择

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　　传统气体渗氮和离子渗氮一直将38CrMoAl钢作为渗氮专用钢。如今这一观念已经受到生产实践和渗氮工艺发展的冲击，38CrMoAl钢并不是渗氮用钢的最佳选择。

　　表1所列数据表明，同等条件下，38CrMoAl钢渗氮的最大优势是硬度高，但其渗氮速度远不如40Cr、42CrMo、35CrMoV、20CrMnTi等钢材。38CrMoAl钢渗氮不仅渗速慢，而且脆性大，难以控制。而40Cr、42CrMo、35CrMoV等不含Al的合金结构钢，渗氮不但能获得渗层与硬度的较佳配合，渗速较38CrMoAl钢快，而且渗层一般没有脆性或脆性易于控制。

8 C1 v& M6 E+ _: X1 n) X' I , E$ {1 h5 U, i# T/ [- ^

　　表1几种材料渗氮效果比较(生产原始记录)

开炉时间 ) B# E l" v( D* o; ]! d5 C. L年.月.日

渗氮时间／ h

38CrMoAl钢

40Cr钢

42CrMo钢

35CrMoV钢

20CrMnTi钢

20Cr钢

渗层／ 8 W: @* h h* L$ gmm

硬度 8 F3 q: E: t) @( \' NHV　10

渗层／ 0 f) {; Y- N3 A' T9 vmm

硬度 HV　10

渗层／ , |) d4 }2 {( c3 ?3 y) a" hmm

硬度 1 M- A2 B) O* ?8 E rHV　10

渗层／ mm

硬度 HV　10

渗层／ - Y1 |$ B+ C4 c7 o. Emm

硬度 HV　10

渗层／ 0 W4 L# s7 K/ L0 E$ z2 rmm

硬度 HV　10

1993.5.10 1993.8.18 : J9 j% Q" P3 D8 ~2 Z4 Y. s: n1994.1.10 1994.3.22 + y) q% ^! S% f" z8 H3 d$ p& y1994.6.30

22 % p, x9 z5 s( G$ p18 * [1 x1 P: f2 v4 Q( c; z24 24 24

0.45 - S# o3 o" U+ c1 K5 P) `3 z; A0.35 5 g* T% E3 H* n% F7 i) F0.43 0.40 4 `# V! A& ^9 P+ u0.48

1038 # @: D3 D& x% @9 N8 U8 g! M5 K1104 1005 5 R3 w* d/ I" {1086 / r! r d4 t v5 Q1062

0.90 0.55 0.72 0.60 0.65

529 : V l* U: E3 q: t+ G549 541 6 g# j0 ~- S: G' g! R' L2 a8 `" @9 q7 J547 . v8 V9 S6 J. Q( U# ^4 \+ e581

8 G' J% f4 H# t& y) g( ` 7 e: k+ Q3 W7 z: i9 a; ^0.70

! w D C% N& |; E% Q; r- g # m5 @+ W& X( J ^ $ {# W) Q% K8 ]4 k* p % {) r& F; a1 K0 [* x655

6 x' Q5 k0 G! z1 q) U1 Q% `( ?0.51 0.55 0.53

+ ]1 b9 L# ?% _7 {. Q6 ^698 / _& |! p: b s5 k699 698

0.50

733

t. H$ h$ H1 c/ B/ ^$ F0.98

: H" c& ^- ^) b* @" v0 s1 ]$ ]% E576

　　认为V、Ti、Mo和Cr能显著提高氮在α相中的溶解度并能形成这些元素的氮化物；Al和Si不能改变氮在α相中的溶解度，渗氮时也不能形成氮化物。内渗氮层(扩散层)的强化主要由于析出合金元素的氮化物提供，合金元素与氮的亲合力按如下顺序递降：Zr、Ti、Ta、Al、V、Cr、Mo、W、Mn、Fe。常规合金钢元素中，如果排除Al元素，含Ti、V、Cr、Mo的合金钢应是较好的渗氮用钢。