如果用碳钢进行渗氮,形成Fe 4N和Fe 2N较不稳定。温度稍高,就容易聚集粗化,表面不可能得到更高的硬度,并且其心部也不能具有更高的强度和韧性.
为了在表面得到高硬度和高耐磨性,同时获得强而韧的心部组织,必须向钢中加入一方面能与氮形成稳定氮化物,另外还能强化心部的合金元素.如Al、Ti、V、W、Mo、Cr等,锻件退火,均能和氮形成稳定的化合物.其中Cr、W、Mo、V还可以改善钢的组织,提高钢的强度和韧性.
当前专门用于渗氮的钢种是38CrMoAlA,其中铝与氮有极大的亲和力,是形成氮化物提高渗氮层强度的主要合金元素.AlN很稳定,退火,到约1000C的温度在钢中不发生溶解.由于铝的作用使钢具有良好的渗氮性能,此钢经过渗氮表面硬度高达HV(相当67--72HRC).38CrMoAlA钢脱碳倾向严重,各道工序必须留有较大的加工余量.
在渗氮零件的整个制造过程中,渗氮往往是后一道工序,至多再进行精磨或研磨。渗氮零件的工艺流程一般为:锻造→正火(退火)→粗加工→调质→精加工→去应力→粗磨→渗氮→精磨→装配。
氮化前的预热处理包括正火(退火)、调质处理、去应力。
a.正火(退火),其目的是细化晶粒、降低硬度、消除锻造应力。
b.调质处理,可以改善钢的加工性能,紧固件退火,获得均匀的回火索氏体组织,以保证零件心部有足够的强度和韧性,同时又能使渗氮层和基本结合牢固。
c.去应力处理,对于形状复杂的精密零件,在渗氮前应进行1~2次去应力,以减少渗氮过程中的变形。
b、渗氮层脆性检验一般采用维氏硬度计,试验力10公斤,试验力的加载必须缓慢(在5-9S内完成),试验力加载完成后必须停留5-10S,然后卸载试验力,特殊情况也可采用5KG或者30KG试验力。
c、维氏硬度压痕在显微放大100倍下进行检查,每件至少测3点,标准件退火,其中两点以上处于相同级别时,才能定级。否则需重新检验。
d、渗氮层脆性应在零件工作部位或随炉试样的表面上检测,一般零件为1-3级为合格,重要零件1-2级为合格,对于渗氮后留有磨痕的零件,也可在磨去加工余量后的表面上进行测定
e、经气体渗氮后的零件,必须进行检验。
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