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。

$ V6 S/ A# @0 H6 Z

　　1气体渗氮的材料选择

( }) F I1 i2 P1 p/ h0 I) ^/ Q# f4 C4 X

　　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。

3 N- o1 P, L- ^7 T: Q

　　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。

* S0 V; m+ c. A5 _$ c+ z; N

　　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 ( i2 A% [: K8 _/ i! kHV　10

渗层／ - |6 l9 m* }. _) s0 o+ `2 V: a* i6 bmm

硬度 , }$ V L( h @. OHV　10

渗层／ mm

硬度 HV　10

渗层／ mm

硬度 4 @/ j2 U5 F: D, l$ A4 A* C- P5 aHV　10

渗层／ mm

硬度 HV　10

渗层／ mm

硬度 HV　10

1993.5.10 1993.8.18 4 ^. j/ f5 h, G6 X- T( L1994.1.10 2 D4 I6 n7 a& E7 r( ?7 D1994.3.22 . L& w% f' k( O6 C, m% X1994.6.30

22 1 p2 h! R" m. v9 a' M' Y/ N4 p) N l7 n18 24 24 + c1 z0 `0 X x24

0.45 0.35 9 T: Q: h* O0 o* `0.43 0.40 0.48

1038 ) D2 l* j9 ]2 [2 X9 T' a1104 3 q, g0 J3 A1 p+ v9 Z1005 1086 " o: }; p. U' [$ K1062

0.90 ) N% s. j5 ]+ Y. P/ r" J; ~0.55 0.72 ' \6 e- L6 @! J0.60 2 N# D3 F6 X( G9 Q0 s5 U9 O7 Y/ {8 h$ N0.65

529 & @2 j, J; a7 A549 541 8 g1 x1 z' x4 L7 D9 g/ A: ?. ?547 d! U; Z) x; t/ } s$ S; P581

5 H' e# u& _5 y 5 w2 G0 Q* a/ ?0 n 0.70

655

0.51 : U3 G. e& x' ]5 ^ 0.55 ! Q7 e8 y: [1 p' W+ N8 X! M* e0.53

698 / m' [& `" J$ s. J . n9 ]5 ]& u8 \/ C" ?- ~' c& _699 4 r M% z" z$ f1 U698

0.50

733

8 |6 k9 G/ s1 v# @* R3 ` 9 s7 Q( C# x6 d& P- c0.98

' W7 X b5 n! D, C. I! C576

. H& P5 |9 O* _* @, Y

　　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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