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。

. a6 e* f. z) W ' V, s2 C; ^) s- _- F6 r& Y/ T

　　1气体渗氮的材料选择

2 |8 l% J; E7 u3 r2 q$ L& h

　　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。

1 Z" X. i" [5 q6 k0 C

　　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。

9 j8 T; w% [3 ]* z. R& t( L

　　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／ $ } Z& {4 G$ |, l# Z9 sh

38CrMoAl钢

40Cr钢

42CrMo钢

35CrMoV钢

20CrMnTi钢

20Cr钢

渗层／ % r3 n0 s h X% C0 ]* q! }mm

硬度 0 x0 r3 D- F; J; e: EHV　10

渗层／ & l9 M: F# g( h z' Q" P7 zmm

硬度 ' T' ^( i% d1 \HV　10

渗层／ mm

硬度 : K* z- B( \/ o$ g7 I0 C) u1 a% XHV　10

渗层／ 6 o8 G& ?8 r; }+ S9 vmm

硬度 : V: c, v% ]! y+ _8 J% c0 F2 Q# GHV　10

渗层／ 0 P. R+ [! i+ q" ~. t) Cmm

硬度 HV　10

渗层／ ! c h b8 m. B8 amm

硬度 . ~' a2 ]5 O: I& |! C; u0 K- uHV　10

1993.5.10 / ?# ?% i) T4 x# b5 T+ e1993.8.18 1994.1.10 1994.3.22 1994.6.30

22 18 2 c" y5 B! D* a& x; T* g' L. E) M24 24 24

0.45 0.35 0.43 0.40 / [% {7 b: U) f" k% B& J0.48

1038 1104 # x, u6 }% o2 L" u; Z; N1005 1086 1062

0.90 0.55 0.72 0.60 0.65

529 1 P" d) c5 |0 g- F% y- X549 1 G( Q) q( b# I0 ~$ X; a541 + R* N) A5 C, i* S# t547 4 G; s. }9 n, A: g* a j% Z# V581

# v9 E# R1 F) M' n. \, U 3 e; [$ j+ A/ G% u! I 7 L" g) h( _: U! X, U; L0.70

& O* _* B% s+ c4 a8 M 1 }: W# G3 _9 K! |( \ 655

0.51 0 d/ B; U3 g! _9 i 0.55 0.53

698 699 4 l) U5 {, p: ~/ z. h: h$ k" u698

0.50

733

2 q$ i/ w7 p& ~$ J* N 0.98

! K0 ^; \( B* h7 Q 576

2 z0 `) X+ \' M3 @. B9 ?' p ! m8 J! U6 ~( w% n$ Z/ [5 F

　　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。

) g" r8 T6 V( ]- c; l) r& n& w