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

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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。

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　　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／ / W; `8 b3 l7 r' g+ Amm

硬度 HV　10

渗层／ . t% }; {9 ?/ s1 j8 T" smm

硬度 9 ?7 m' Y8 ~* O8 f9 CHV　10

渗层／ mm

硬度 HV　10

渗层／ 2 C) s5 v$ X& u. O# |mm

硬度 HV　10

渗层／ mm

硬度 / P; e4 w( H3 THV　10

渗层／ 0 @7 d* i& e/ |' dmm

硬度 HV　10

1993.5.10 1993.8.18 1994.1.10 / |5 x5 X; Z4 \3 _, d1994.3.22 1994.6.30

22 ! R% R: C: H; n# S+ _+ |2 H" D18 % e' l% m6 r' t2 p: ^$ K24 24 24

0.45 1 a( R; `3 C) e5 I) E+ N4 E0.35 0.43 , I, R! i/ a `4 q, G C0.40 ( m# K7 A' C* V0.48

1038 + @* Z: F2 x& v, c! E5 L1104 1005 1 K' N2 j+ E" z. v3 P2 e0 p1086 1062

0.90 0.55 0.72 : L- {2 D; c' n" H1 b3 c; U5 ?, e0.60 3 c* Q: q8 v: c, y0 Z5 k* V. ?3 _0.65

529 ! X* ~* s% j: Y' d+ D" o7 `549 541 547 581

# w, M+ ]4 F3 a% U 9 c, @ C. w% D d0 ` 0.70

6 a' S/ E3 M1 n" d7 r; m ) r* E% G$ Z0 ]+ P0 G# U& n + Y7 A/ m1 _, F( Y% w( [0 T655

* M9 S" l7 P3 E8 n4 O. X+ k1 @0.51 - _2 O8 @4 ~$ a" S% B( n4 ^. u0.55 0.53

698 699 698

0.50

733

0 m0 Y# C1 A4 z0.98

- a7 R. o8 z" c+ ? 576

8 O0 x( L) D0 j# Y/ l+ K$ q: \

　　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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