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。

　　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 # {* N1 j# a, q @$ F, YHV　10

渗层／ mm

硬度 HV　10

渗层／ mm

硬度 HV　10

渗层／ mm

硬度 4 q' G; h$ Z) v; rHV　10

渗层／ mm

硬度 HV　10

渗层／ mm

硬度 HV　10

1993.5.10 * g1 t4 \3 t5 {% f& |7 B1993.8.18 + ~2 i$ I% V# k/ G1994.1.10 1994.3.22 1994.6.30

22 6 v- _ t* e' Q) V18 1 f/ \. h. H1 Q# Q+ {5 i f24 24 24

0.45 0 F0 T* H7 R9 W: z4 u0.35 4 S* Q: g* [& E0.43 0.40 0.48

1038 1104 1005 1086 : {% Z/ x( Q" M( ]8 C1062

0.90 3 o& Z( ]" ~' K2 `, q( ~0.55 0.72 " o) N% }$ e1 A- ?# b8 d7 m0.60 7 h0 R0 \+ Q- j' Z0.65

529 * d" {+ k5 ^/ s8 e5 O549 541 547 0 f3 |4 `, z$ L' S581

; E* f& d2 J8 [ 8 x' Z" d5 A2 ^# m0 V# p0.70

$ m, I+ S9 Y- p8 p2 P8 [$ t% J: A 5 U4 }" s6 G2 q. H& I6 h' T 4 t E- e: Y a; ^+ q4 v j$ k 655

0.51 0.55 0.53

698 ( s; c: ?2 R4 Z* B V# Z ( T# P1 C$ [' q' T* Y& i2 m699 698

0.50

733

; ~1 ]- k4 Z. v, l( D- b3 {+ R0.98

576

$ m. e/ H$ K8 L2 h

　　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。