材料、装炉量和氨分解率对气体渗氮效果的影响

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　　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。

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　　1气体渗氮的材料选择

　　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 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 % b3 X; Y( P7 r) d& N7 KHV　10

渗层／ mm

硬度 / [$ N) O3 h3 W! `* x" A# U% \HV　10

渗层／ ( [+ K4 Q) m' l- ]* O3 J3 Bmm

硬度 HV　10

渗层／ mm

硬度 & V" a8 Q: ?# f$ q2 f {HV　10

渗层／ 3 I6 E' d) h+ x& B" _( F r9 ?9 ymm

硬度 HV　10

渗层／ 2 S1 N( ` C: M* k, V$ N. Y2 Hmm

硬度 0 C9 |# w" \; Z$ q- n4 P# BHV　10

1993.5.10 , i D# h1 w; P8 g( A1993.8.18 & m: ?/ s/ V, H4 a1994.1.10 1994.3.22 1994.6.30

22 9 O1 d. _* C7 y; f% X1 s* J- ]) ?18 24 5 S& e6 d; L1 X$ P9 @ u24 v+ {- O C4 Q, `24

0.45 0.35 . p! i! v/ O$ C6 c. N0.43 0.40 0.48

1038 " ]6 v B0 r/ {# |5 o) i7 s3 @/ |1104 1005 : g" i# _8 P+ u5 ^) V% f7 w1 D1086 1062

0.90 1 t+ P/ S( P5 M7 d0.55 + U$ b. c) |, Q# s0.72 0.60 0.65

529 6 U2 C- _. c1 d/ v8 P: p549 S0 @9 ^ a2 z, l4 D541 547 581

8 W9 d5 A, c8 T9 |1 U ) }+ z9 L1 P$ Q0 p0.70

/ V3 ], S- ~, v8 c2 y7 y ]" L( S 655

z$ t: Y3 @/ P3 I* X- i" ?0.51 : { H- \- Y4 p: ^# c8 y8 E, a3 J 0.55 4 l: b$ ?. q% M- Z0.53

+ \3 \8 M) j( E9 b! N7 `698 . P3 o* X k8 P$ J4 A0 }' L( a699 9 b" o! [) z- F% r* V6 _698

0.50

733

. B+ D8 M# U2 g; u 0.98

7 g) X; A3 G) e1 e! ]( \5 C9 N+ i 576

2 B3 L$ D0 p0 j. b* j/ G8 M! a0 X: ^

　　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。

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