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。

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　　1气体渗氮的材料选择

8 ~6 b" A- ?/ T7 ^4 `9 Z+ F7 F$ ?

　　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。

# Q1 p' a u. [5 z) Q% J+ d) f9 w+ y

　　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 $ l. i2 z, K- [ L- u/ d年.月.日

渗氮时间／ : K/ H/ Y5 R8 e dh

38CrMoAl钢

40Cr钢

42CrMo钢

35CrMoV钢

20CrMnTi钢

20Cr钢

渗层／ 1 `, k# @+ ]% ^6 @mm

硬度 HV　10

渗层／ n, E$ B; q6 h6 `& v' Dmm

硬度 HV　10

渗层／ mm

硬度 / @; { t/ S l; R% [9 u$ z, @HV　10

渗层／ mm

硬度 HV　10

渗层／ mm

硬度 ' I9 d& g n. U5 T* ^9 K5 |$ IHV　10

渗层／ mm

硬度 # B3 j' B( @, h p5 |2 k( oHV　10

1993.5.10 0 f7 K3 B# r: l0 k% \+ n1993.8.18 1994.1.10 7 y) v% C, A& M, z! \1994.3.22 + p. }7 _4 A4 K# c& Q& ?) |3 l3 v+ L1994.6.30

22 18 # |. f2 K- V5 Q! R4 h" [8 i24 . q) j$ M' K9 w; @) t24 ) p7 y% W, s8 m3 d$ d' E24

0.45 0.35 0.43 % ^; S+ p) x8 G! \( U6 r0.40 0.48

1038 % {" u- ^# p2 [- o1104 $ S4 m, D* n& c4 h* `' N4 z8 p1005 1086 1062

0.90 0.55 & N1 X( x7 {' w$ h/ P2 ^0.72 0.60 : F; j" z' a. L0 q- c0.65

529 549 @1 h, K/ K$ t2 N- g2 q1 i6 ]541 547 581

0 l7 T3 v. `+ H. v3 c % s( o7 ]& U. W% C- u , n: c3 f8 r1 C! ]9 E0.70

4 h, M; N) k. R, \! h: b4 e; T* | P \1 E9 z" O7 ? Q& o9 |3 ]. ~ % b; L5 [/ q% ~655

0.51 & `: [+ D6 m' N' D; n$ b" F( W3 L; ?0.55 : g! f. E& F7 W s' q4 q0.53

698 $ _! \4 V O! T( y( M4 f- r % x# m% A* D( d$ Y6 v! f699 698

0.50

733

; K4 Z6 P2 l* P0.98

7 D9 o6 W+ q% Y ^. F* |576

; y8 l$ s# l) ]# V9 o0 f0 X3 @: ~

　　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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