化學熱處理3種形式及熱處理淬火

發布時間：2012-8-8 16:27:02

1、滲氮（氮化）化學熱處理淬火之滲氮的主要目的是提高零件表層含氮量以更大地增強表面硬度和耐磨性、提高疲勞強度，同時還能提高工件的耐蝕性。飛機上的一些表面需要具有極大硬度的霉件，如活塞式發動機的氣缸筒內壁，噴氣式發動機的渦輪軸球形球頭部分，以及一些齒輪等都是經過滲氮處理的。目前常用的熱處理淬火之滲氮方法有氣體滲氮和離子滲氮等。氣體滲氮是工件在氣體介質中進行滲氮，工藝過程是將工件放人密閉的爐內，加熱到500-600℃通人氨氣(NH3)，氨氣在高溫下分解出活性氮原子，被零件表面所吸收，然后向內擴散，形成氮化層。由于氨氣的分解在200℃以上就開始，同時鐵素體對氮原子有一定溶解能力，所以滲氮的溫度較低，一般為500-600℃。滲氮層一般深度為0.1-0. 6mm。熱處理淬火之滲氮用鋼是含有Al、Cr、Mo等合金元素的鋼，因為這些元素與氮所形成的氮化物顆粒很細，硬度很高，均勻分布在鋼的基體中，對提高氮化層的性能起決定性的作用。常用的滲氮用鋼有35CrAIA、38CrMoAIA、38CrWVAIA等。滲氮具有表面硬度比滲碳還高(850-1100HV)、滲氮溫度低、零件變形小的特點，故主要適合于要求處理精度高、沖擊載荷小、抗磨損能力強的零件，如精密機床的主軸等。但由于氮化層很薄而且很脆，滲氮的生產周期長，一般為20-50h,必須用特殊的合金鋼等，使熱處理淬火之滲氮的應用受到很大的限制。由于滲氮后零件表層硬度很高，不需再進行其他熱處理淬火。但為使氮化的零件心部獲得良好的機械性能，滲氮前必須進行調質處理。形狀復雜或精度要求高的零件，滲氮前精加工后要進行消除內應力的退火，以減少滲氮時的變形。 2、碳-氮共滲碳-氮共滲是指同時向零件表面滲入碳和氮的方法，這種方法兼有滲碳和滲氮的優點：加熱溫度不太高(820-870℃)，生產周期短（一般為1-3h），可直接熱處理淬火，所用的鋼種不受限制，且滲層具有較高的硬度、耐磨性和疲勞強度，目前工廠里常用來處理汽車和機床上蝸桿和軸類等零件。以滲氮為主的液體碳氮共滲，也稱為“軟氮化”。常用的共滲介質是尿素，熱處理淬火溫度一般不超過570℃，處理時間僅為1-3h。與一般滲氮相比，滲層硬度較低，脆性較小，軟氮化常用來處理模具、量具等。 3、滲金屬鋼的表層吸收金屬原子的過程稱為滲金屬，其實質上是使鋼的表層合金化，從而具有特殊性能（如耐熱、耐磨、耐蝕等），生產上常用的滲金屬法有滲鋁、滲硼、滲鉻等。滲鋁可提高零件的抗高溫氧化性，滲硼可提高零件的耐磨性、耐腐蝕性和硬度，滲鉻可提高零件的耐腐蝕、抗高溫氧化及耐磨性。在約900℃左右采用固體或液體方式向鋼滲入硼元素，鋼表面形成幾百微米厚以上的Fe2B或FeB化合物層與熱處理淬火液，其硬度較氮化的還要高，一般為1300HV以上，有的高達1800HV，抗磨損能力很高。滲鉻、滲釩后，鋼表層一般形成一層碳的金屬化合物，如Cr7C3、V4C3等，硬度很高，如滲釩后硬度可高達1800-2000HV，適合于模具增強抗磨損能力。由于金屬原子的直徑比碳、氮原子的大得多，其擴散、遷移較困難，故滲金屬加熱溫度較高，時間更長，成本也高。本文參考《金屬工藝基礎與實踐》一書。

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