氮化能使钢件获得比渗碳更高的表面硬度、耐磨性、疲劳强度、红硬性以及抗咬合性，且氮化处理温 度低、变形小，适用材料面广，不仅可用于传统的氮化钢，还可以用于工具钢、结构钢、不锈钢、 铸铁等，因此氮化在机械制造业中应用甚广。近几年来又有进一步扩大应用范围的趋势，在许多要 求变形小，承载、耐磨的零件，通过正确选材，确定合适的技术条件以及合理安排好冷热加工工序等措施，应用氮化处理都取得了令人满意的效果。<1>正确选用氮化材料 不是所有钢材都适宜进行氮化。用普通碳钢进行氮化处理，钢的表面硬度提高不多，耐磨性、疲 劳强度也没有多大改善，得不到预期的效果。为了获得高的硬度和耐磨的表面，必须选用合金钢， 这是因为氮与某些合金元素生存的化合物比氮与铁生存的化合物稳定性高得多，越是稳定的氮化物 ，在氮化层中越以弥散状态析出，而氮化物的弥散度越高，则氮化层的硬度也越高。铝能形成极细 小的氮化物，因此对提高氮化层硬度效果十分明显。一般氮化物形成元素，都不同程度地提高氮化 层硬度，提高程度随析出氮化物的弥散度而决定。常见的一些氮化物稳定性按序递增如下：铁氮化物、锰氮化物、铬氮化物、钼氮化物、钨氮化物、铝氮化物和钛化合物。 38CrMoAl是一种最常见的氮化专用钢，它具有良好的氮化工艺性和机械性能，氮化后表面硬度可达 950～ 1200HV，并具有较好的热强性、抗蚀性和疲劳强度。 对于一些需要较高疲劳强度的工件，如柴油机曲轴，各种齿轮件等，可选用合金结构钢： 35CrMo， 40Cr， 42CrMo， 18Cr2Ni4W等材料，经氮化后表面硬度虽不甚高，但疲劳强度显著提高。 <2>氮化前必须进行预处理 氮化前的预处理包括调质处理和消应力处理。 为了保证工件心部具有良好的机械性能，获得最佳氮化层所必须的回火索氏体组织。在氮化前一定要进行调质处理。调质质量的好坏对最终氮化层质量有很大的影响。如 38CrMoAl氮化钢调质，由于该材料中有含铝铁素体，稳定性高，加热时不易溶入奥氏体内。 调质温度太低或保温时间不足，铁素体未能完全溶入奥氏体中，调质后仍存在大块铁素体，由于氮 在铁素体中扩散速度较大，因此在氮化时该处有较高的氮浓度，易形成针状氮化物，使氮化层脆性 增大，造成剥落。相反调质温度过高，奥氏体晶粒粗大，氮化时氮化物优先沿晶界伸展，在氮化层 中会出现波纹状或网状组织，也会使氮化层脆性增大。如果调质温度过高加之冷速过慢，得到的不 是马氏体组织，而是较粗大的上贝氏体组织，上贝氏体中粗大铁素体，同样使氮化层质量降低，另外必须切除调质后的脱碳层，由于38CrMoAl材料中含有钼和铝，在加热中脱碳倾向严重，因此要留有足够加工余量，从保证多次加热后引起的脱碳层全部去掉，否则残存的脱碳层在氮化时将使氮化层脆性增大，质量下降。 对于形状复杂、变形要求小的精密工件，在最终机加工后必须进行一至二次的消应力处理，消除机加工过程中的应力，否则在氮化时工件变形会增大。消应力温度一般要高于氮化温度，在 560℃～ 600℃之间。 <3>认真做好氮化前的准备工作 ①氮化件必须用汽油认真清洗，去除油渍污垢，重要零件需清洗两遍，擦净吹干后进炉。 ②工件要吊直放平，重心低稳，均匀分散吊装在炉膛内，特别是细长薄壁件一定要合理吊装，防止工件在氮化时变形。工件之间，圆筒内孔一定要有间隙，保证气氛流通。 ③对螺纹和一些不需氮化的需要进行保护，一般可采用防渗氮涂料或涂铜的办法。 <4>合理选择氮化工艺 常见的氮化工艺可分为三种：等温氮化，二段氮化和三段氮化。应根据工件的技术条件、工件的形状、大小等综合考虑，合理进行选择。 (1)等温氮化 工件在同一氮化温度下 (510℃～ 520℃ )长时间进行保温，一般前 20h左右采用较低的氮分解率 (18％～ 25％ )是为了使工件表面迅速 地吸收大量氮原子，建立高的浓度，为后阶段氮原子向内部扩散提供浓度梯度，并使工件表面形成弥散度大硬度高的氮化物，有利于提高硬度。之后提高分解率 (30％～ 40％ )，让表面氮原子向内扩散，增加氮化层厚度。等温氮化特点是操作简单，氮化后工件表面硬度高，变形小，但生产周期长、效率低，适用于精密零件，变形要求小硬度要求高的工件。 (2)二段氮化 整个氮化过程分二段温度进行，第一段温度和氨分解率与等温氮化相同，目的是使工件表面形成弥散度大的氮化物。第二阶段适当提高温度 (550℃～ 560℃ )和氨的分解率 (40％～ 60％ )，为的是加速氮在钢中扩散、增加氮化深度、采用二段氮化可缩短氮化时间，但由于第二段采用较高的温度、硬度比等温氮化稍有降低，变形也有所增加。 (3)三段氮化 三段氮化是在二段的基础上进 行改进，三段氮化中的第二段温度比二段氮化中的第二段再提高一些，因而氮化速度比二段要快，达 到一定深度后，再降至第一段相同温度或稍高于第一段温度，使表层浓度再次达到饱和，以提高表面硬度。 由此我们可以得出：等温氮化时间最长，二段之次，三段最短，但从硬度、脆性、变形技术指标来看，等温氮化质量好些。 (编辑 凌 云 )氮化处理应注意的一些问题@王佩中$中船总公司七院七一一研究所热处理中心!邮政编码:上海· 200051昀纯矗任碌柿亢眯，? (编辑 凌 云 )氮化处理应注意的一些问题@王佩中$中船总公司七院七一一研究所热处理中心!邮政编码:上海· 200051
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