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。

　　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。

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　　表1几种材料渗氮效果比较(生产原始记录)

开炉时间 ! n3 }4 c2 b6 d7 X$ D年.月.日

渗氮时间／ h

38CrMoAl钢

40Cr钢

42CrMo钢

35CrMoV钢

20CrMnTi钢

20Cr钢

渗层／ mm

硬度 HV　10

渗层／ 5 x" z/ e0 k9 b0 qmm

硬度 ; ?5 @, q0 u/ t) k$ A: g1 z M2 O$ K6 HHV　10

渗层／ 9 }8 ?# H) Z4 w6 y, v/ M$ h. T9 Emm

硬度 " z& N$ j5 J3 S6 D" T% Y1 r/ nHV　10

渗层／ mm

硬度 : z# Y5 _/ x1 _) |2 d. vHV　10

渗层／ mm

硬度 HV　10

渗层／ $ l7 H& h, r+ @8 ^! O7 G( @mm

硬度 / i8 j: u2 ?& I' b) @0 THV　10

1993.5.10 1993.8.18 ( J( G9 i. s; B- Q( H# D, X- w1994.1.10 ' I% L; S: V& C% R1994.3.22 $ A3 v0 I" G; H1994.6.30

22 18 3 `0 p4 v, Z! A. C24 . G3 {! S4 g; {$ Q- N/ f( v/ c24 24

0.45 ( g+ D# W" {: X; F0.35 0.43 0.40 8 @; e4 D% p& E1 Y, }0.48

1038 / \. }; `( ~& |3 r7 K. N1104 1005 1086 8 a d [7 Y6 A! |1062

0.90 0.55 ( ?# T, c% j. r( a) a0.72 0.60 0.65

529 9 \* G1 d6 Z* ^( _549 541 547 581

- Z5 \- Q! x! b% z _9 M 0.70

7 L f0 h+ K) s) I/ f6 l% d 8 ^* h0 x5 k, N7 t2 i: I/ `1 w [" a# a( I' ]* A' ^ ?: ?" ^' {655

0.51 5 C* H- Q% C! b5 X' g5 [* _. | 0.55 0.53

; V. ^: L% A! ^. L, p! m6 P698 7 O1 X1 B5 G- q) i4 f4 J# R$ e9 a 699 698

0.50

733

; j. P/ ~7 T! \; B9 l 0.98

% m7 d$ W7 {6 v& L6 w 2 P- M8 ?& ~9 O4 q/ p; m576

$ g' \& J* N, M ?* {& |: f 4 ]; F- l2 F& u) N' c4 ^* Q% | ( A9 f- n$ G) x" \+ b

　　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。