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氮化处理：又名扩散渗氮或渗氮氮化处理是指一种在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。经氮化处理的制品具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温的特性Ps：是一种表面热处理工艺，表面渗人氮元素，有一层很薄的化合物层（白亮层）。既耐磨，又有一定的耐蚀性。一般情况下氮化处理是最后一道工序但要求精度高的也可以加一道精磨或超精磨工序，一般为研磨，不再进行别的切削加工。氮化的作用1、氮化能使零件表面有更高的硬度和耐磨性。例如用38CrMoAlA钢制作的零件经氮化处理后表面的硬度可达hv=950—1200，相当于hrc=65—72，而且氮化后的高强度和高耐磨性保持到500—600℃，不会发生显著的改变。2、能提高抗疲劳能力。由于氮化层内形成了更大的压应力，因此在交变载荷作用下，零件表现出具有更高的疲劳极限和较低的缺口敏感性，氮化后工件的疲劳极限可提高15—35%。3、提高工件抗腐蚀能力，由于氮化使工件表面形成一层致密的、化学稳定性较高的ε相层，在水蒸气中及碱性溶液中具有高的抗腐蚀性，此种氮化法又简单又经济，可以代替镀锌、发蓝，以及其它化学镀层处理。此外，有些模具经过氮化，不但可以提高耐磨性和抗腐性，还能减少模具与零件的粘合现象，延长模具的工作寿命。优点：优异的耐磨性、耐疲劳性，耐蚀性及耐高温的特性，表面改性显著，且处理前后尺寸变化小，能保持制件的精度。以提高耐磨性、抗疲劳性能为目的的渗氮通常在500～570℃进行；以提高耐蚀性为目的的渗氮温度也不高于650℃。实际应用：钻头、螺丝攻、挤压模、压铸模、鍜压机用鍜造模、螺桿、连桿、曲轴、吸气及排气活门及齿轮凸轮等均有使用。（大概耐到什么程度）缺点：氮化的零件其氮化层一般比较浅（浅浅的一层），为0.04mm左右，再深就比较困难太脆，故一般氮化零件不能承受重载荷。适用材料：主要用于合金钢类，铸铁，碳钢，合金钢，不锈钢，钛合金。关于硬氮化和软氮化：硬氮化：又名渗氮，也称常规氮化，渗入钢表面的是单一“氮”元素。渗入钢表面的是单一的‘氮’元素，在方法上有气体法和离子法等。对于结构零件通常选用的钢种为含铬、钼、钛、铝等合金元素的专用钢（下有解释渗氮钢），也有在其它钢种上进行渗氮的，例如不锈钢、模具钢等。渗氮处理的温度通常在480～540℃范围（既要保持工件的心部的调质硬度又要使渗氮层的硬度达到要求值），处理的时间按照要求深度不同，一般为15～70小时，甚至更长。渗氮的着眼点是希望获得较深厚度（0.1～0.65mm,也有要求更深一些的）具有高硬度的呈弥散状的合金氮化物层（即扩散层），对于出现外表层的化合物层（白亮层）则希望尽可能的浅簿，甚至希望没有。软氮化：学名‘氮碳共渗’（液体氮化），早期把苏联（俄罗斯）的液体法翻译为‘低温氰化’。现在国内流行的有气体法、无（低）毒液体法和离子法。渗入钢表面的元素以‘氮’为主，同时添加了‘碳’。碳的加入使表面化合物层（白亮层）的形成和性能得到某些甚至是明显的改善。这里要强调一下，和渗氮不同的地方是：氮碳共渗的着眼点是希望获得一定厚度（一般为10～20μm，也有要求20μm以上的，目前实验室里据称在碳素钢上曾经达到的厚度为110μm）硬度高、脆性小、没有或很少疏松等性能优良的白亮层，至于次表面的扩散层，按照钢种和使用要求不同虽然有时需要作某些调整，但处于次要地位了。氮碳共渗的适用广泛，几乎覆盖所有常用钢种和铸铁。以碳素钢为例，按照氮碳共渗处理的温度分为铁索体氮碳共渗（520～590℃）和奥氏体氮碳共渗（600～720℃），处理的时间一般为2～6小时，前者获得的白亮层为铁氮化合物，后者快冷后在铁氮化合物层的下面还有一层含氮奥氏体＋马氏体层（5～12μm）。为了增强和改善白亮层的性能，我国的热处理工作者还采用了在渗氮的同时又单独或组合添加硼、氧、硫、稀土等元素，做了大量的工作，并且大都不同程度的取得看得出来的效果。这种探索，至今方兴未艾，是热处理工作者孜孜以求的热点之一。液体氮化又名软氮化两者的比较‘软氮化’含义不是指获得的硬度比所谓的‘硬氮化’的硬度低，而是含有简便、省事、费用低的意思。硬氮化表面白层不可避免地出现ε多相化合物层（Fe2--3N），脆性大，所以氮化后需将此层磨削去掉软氮化表面的多相化合物白层中没有硬氮化白层中高脆性的Fe2N。通常白层中的Fe3N与Fe4N约占80%、碳化物约占20%。该化合物白层即为抗磨层。所以软氮化必须获得一定白亮层才算合格。两者氮化的用处一般氮化应用于载荷大，接触疲劳相对要求高的工件，强调深层深度。而软氮化的作用就是渗速快，一般用于载荷小的工件，渗层要求浅。氮化用钢简介氮化钢在氮化处理中的作用？传统的合金钢料中之铝、铬、钒及钼元素对渗氮甚有帮助。这些元素在渗氮温度中，与初生态的氮原子接触时，就生成安定的氮化物。尤其是钼元素，不仅作为生成氮化物元素，亦作为降低在渗氮温度时所发生的脆性。其他合金钢中的元素，如镍、铜、硅、锰等，对渗氮特性并无多大的帮助。一般而言，如果钢料中含有一种或多种的氮化物生成元素，氮化后的效果比较良好。其中铝是最强的氮化物元素，含有0.85～1.5％铝的渗氮结果最佳。在含铬的铬钢而言，如果有足够的含量，亦可得到很好的效果。但没有含合金的碳钢，因其生成的渗氮层很脆，容易剥落，不适合作为渗氮钢。一般常用的渗氮钢有六种如下：（1）含铝元素的低合金钢（标准渗氮钢）（2）含铬元素的中碳低合金钢SAE4100，4300，5100，6100，8600，8700，9800系。（3）热作模具钢（含约5％之铬）SAEH11（SKD–61）H12，H13（4）肥粒铁及麻田散铁系不锈钢SAE400系（5）奥斯田铁系不锈钢SAE300系（6）析出硬化型不锈钢17-4PH，17–7PH，A–286等含铝的标准渗氮钢，在氮化后虽可得到很高的硬度及高耐磨的表层，但其硬化层亦很脆。相反的，含铬的低合金钢硬度较低，但硬化层即比较有韧性，其表面亦有相当的耐磨性及耐束心性。因此选用材料时，宜注意材料之特微，充分利用其优点，符合零件之功能。至于工具钢如H11（SKD61）D2（SKD–11），即有高表面硬度及高心部强度。以抗磨损、抗疲劳为主的渗氮件常用含0.15％～0.45％C的合金结构钢；用量最大的是含0.25％～0.40％c的铬钼铝钢、铬钼钢、铬镍钼钢、铬镍钨钢。以抗大气、雨水、水蒸气等介质腐蚀为主的渗氮件则常用低碳钢和中碳钢。模具钢、高速工具钢与不锈钢工件亦可采用渗氮作为提高耐用度的手段。表中列出部分常用渗氮钢的钢号及主要性能和用除．部分常用渗氮钢的钢号、主要性能和用途类别钢号渗氮后性能用途低碳钢08、10、15、20、A3、08AI、30抗大气与水等的腐蚀螺栓、螺母、销钉、把手中碳钢40、45、40Mrt、45Mn、耐磨、抗疲劳轴和中、轻载齿轮中碳合金钢38CrMoAlA、38Cr2MoAlA、35CrMo、35(NiMo、42CrMo、40crNiMo、30Cr3WA、50CrVA、38CrWVAlA耐磨，抗疲劳性优良，可承受重载荷坦克、飞机、大型机床的主轴、镗杆、重载齿轮、丝杠、缸套模具钢Cr12MoV、Cr12Mo、4Cr5MoV1Si，3Cr2W8V、5CrNiMo5CrMnMo耐磨、抗热疲劳与冲击疲劳、型腔温度低于600℃保持高硬度冲模、拉伸模、压铸模、挤压模高速钢W6M05cr4V2耐磨及红硬性优良高速钢刀具不锈钢等高合金钢1Cr13、2Cr13、1Crl8Ni9Ti、1Crl8Ni9、25Crl8Ni8W2、45Crl4Nn4W2Mo、1Crl7Nil3M02Nb、3Cr19Ni9MoWNbTi耐磨性、红硬性及高温强度优良，600℃以下长期工作，多种介质中耐腐蚀纺纱机走丝槽、泵轴、叶轮、阀杆、腐蚀介质中工作的齿轮氮化处理技术流程：调质后的零件，在渗氮处理前须澈底清洗乾净，兹将包括清洗的渗氮工作程序分述如下：（1）渗氮前的零件表面清洗大部分零件，可以使用气体去油法去油后立刻渗氮。但在渗氮前之最后加工方法若采用抛光、研磨、磨光等，即可能产生阻碍渗氮的表面层，致使渗氮后，氮化层不均匀或发生弯曲等缺陷。此时宜采用下列二种方法之一去除表面层。第一种方法在渗氮前首先以气体去油。然后使用氧化铝粉将表面作abrassivecleaning。第二种方法即将表面加以磷酸皮膜处理（phosphatecoating）。（2）渗氮炉的排除空气将被处理零件置于渗氮炉中，并将炉盖密封后即可加热，但加热至150℃以前须作炉内排除空气工作。排除炉内的主要功用是防止氨气分解时与空气接触而发生爆炸性气体，及防止被处理物及支架的表面氧化。其所使用的气体即有氨气及氮气二种。排除炉内空气的要领如下：（1）被处理零件装妥后将炉盖封好，开始通无水氨气，其流量尽量可能多。（2）将加热炉之自动温度控制设定在150℃并开始加热（注意炉温不能高於150℃）。（3）炉中之空气排除至10％以下，或排出之气体含90％以上之NH3时，再将炉温升高至渗氮温度。（3）氨的分解率渗氮是铺及其他合金元素与初生态的氮接触而进行，但初生态氮的产生，即因氨气与加热中的钢料接触时钢料本身成为触媒而促进氨之分解。虽然在各种分解率的氨气下，皆可渗氮，但一般皆采用15～30％的分解率，并按渗氮所需厚度至少保持4～10小时，处理温度即保持在520℃左右。（4）冷却大部份的工业用渗氮炉皆具有热交换机，以期在渗氮工作完成后加以急速冷却加热炉及被处理零件。即渗氮完成后，将加热电源关闭，使炉温降低约50℃，然后将氨的流量增加一倍后开始启开热交换机。此时须注意观察接在排气管上玻璃瓶中，是否有气泡溢出，以确认炉内之正压。等候导入炉中的氨气安定后，即可减少氨的流量至保持炉中正压为止。当炉温下降至150℃以下时，即使用前面所述之排除炉内气体法，导入空气或氮气后方可启开炉盖。氮化处理的分类应用最广泛的是气体渗氮，其次为离子渗氮，盐浴渗氮(不包括兼有渗碳作用的氮碳共渗)和固体渗氮用户极少。气体渗氮气体氮化系於1923年由德国AFry所发表，气体氮化是将工件放入一个密封空间内，通入氨气，加热到500-580℃保温几个小时到几十个小时。将工件置於炉内，利NH3气直接输进500～550℃的氮化炉内，保持20～100小时，使NH3气分解为原子状态的（N）气与（H）气而进行渗氮处理，在使钢的表面产生耐磨、耐腐蚀之化合物层为主要目的，其厚度约为0.02～0.2m／m，其性质极硬Hv1000～1200，又极脆，NH3之分解率视流量的大小与温度的高低而有所改变，流量愈大则分解度愈低，流量愈小则分解率愈高，温度愈高分解率愈高，温度愈低分解率亦愈低，NH3气在570℃时经热分解如下：NH3→〔N〕Fe+2/3H2从而炉内就有大量活性氮原子，活性氮原子[N]被钢表面吸收，并向内部扩散，从而形成了氮化层。经分解出来的N，随而扩散进入钢的表面形成。相的Fe2-3N气体渗氮，一般缺点为硬化层薄而氮化处理时间长气体氮化因分解NH3进行渗氮效率低，故一般均固定选用适用於氮化之钢种，如含有Al，Cr，Mo等氮化元素，否则氮化几无法进行，一般使用有JIS、SACM1新JIS、SACM645及SKD61以强韧化处理又称调质因Al，Cr，Mo等皆为提高变态点温度之元素，故淬火温度高，回火温度亦较普通之构造用合金钢高，此乃在氮化温度长时间加热之间，发生回火脆性，故预先施以调质强韧化处理。NH3气体氮化，因为时间长表面粗糙，硬而较脆不易研磨，而且时间长不经济，用於塑胶射出形机的送料管及螺旋桿的氮化。常用的渗氮介质有氨、氨与氮、氨与氢、氨与预先在炉外分解的氨分解气的混合气。氨在300℃以上即发生显著的分解，故上述各种气体都是氨、氮与氢的混合气。混合气在钢件表面的催化作用下分解出活性氮原子，吸附并渗入钢件表层。介质的渗氮能力与氨分解程度有关。气体掺氮常用设备为RJJ系列井式电炉。密封加热罐常用1Cr18Ni9Ti不锈钢制造。此种密封罐的缺点是内壁对氨分解有触媒作用，使用过程中使氨分解率失去控制，影响渗氮质量。解决这一问题的方法是在新罐使用前空载通入含硫气