离子碳氮共渗

金属热处理中渗氮工艺常识

金属热处理中的各种渗氮工艺使氮原子渗入钢铁工件表层内的化学热处理工艺；

传统的气体渗氮是把工件放入密封容器中﹐通以流动的氨气并加热﹐保温较长时间后﹐氨气热分解產生活性氮原子﹐不断吸附到工件表面﹐并扩散渗入工件表层内﹐从而改变表层的化学成分和组织﹐获得优良的表面性能。如果在渗氮过程中同时渗入碳以促进氮的扩散﹐则称为氮碳共渗。钢铁渗氮的研究始於20世纪初﹐20年代以后获得工业应用。最初的气体渗氮﹐仅限於含铬﹑铝的钢﹐后来才扩大到其他钢种。从70年{BANNED}始﹐渗氮从理论到工艺都得到迅速发展并日趋完善﹐适用的材料和工件也日益扩大﹐成为重要的化学热处理工艺之一。

渗入钢中的氮一方面由表及裡与铁形成不同含氮量的氮化铁﹐一方面与钢中的合金元素结合形成各种合金氮化物﹐特别是氮化铝﹑氮化铬。这些氮化物具有很高的硬度﹑热稳定性和很高的弥散度﹐因而可使渗氮后的钢件得到高的表面硬度﹑耐磨性﹑疲劳强度﹑抗咬合性﹑抗大气和过热蒸汽腐蚀能力﹑抗回火软化能力﹐并降低缺口敏感性。与渗碳工艺相比﹐渗氮温度比较低﹐因而畸变小﹐但由於心部硬度较低﹐渗层也较浅﹐一般只能满足承受轻﹑中等载荷的耐磨﹑耐疲劳要求﹐或有一定耐热﹑耐腐蚀要求的机器零件﹐以及各种切削刀具﹑冷作和热作模具等。渗氮有多种方法﹐常用的是气体渗氮和离子渗氮。

气体渗氮：

一般以提高金属的耐磨性为主要目的﹐因此需要获得高的表面硬度。它适用於38CrMnAc等渗氮钢。渗氮后工件表面硬度可达HV850～1200。渗氮温度低﹐工件畸变小﹐可用於精度要求高﹑又有耐磨要求的零件﹐如鏜床鏜杆和主轴﹑磨床主轴﹑气缸套筒等。但由於渗氮层较薄﹐不适於承受重载的耐磨零件。

气体参氮可採用一般渗氮法(即等温渗氮)或多段(二段﹑三段)渗氮法。前者是在整个渗氮过程中渗氮温度和氨气分解率保持不变。温度一般在480～520℃之间﹐氨气分解率为15～30％﹐保温时间近80小时。这种工艺适用於渗层浅﹑畸变要求严﹑硬度要求高的零件﹐但处理时间过长。多段渗氮是在整个渗氮过程中按不同阶段分别採用不同温度﹑不同氨分解率﹑不同时间进行渗氮和扩散。整个渗氮时间可以缩短到近50小时﹐能获得较深的渗层﹐但这样渗氮温度较高﹐畸变较大。

渗氮

求助编辑百科名片

渗氮，是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。常见有液体渗氮、气体渗氮、离子渗氮。传统的气体渗氮是把工件放入密封容器中，通以流动的氨气并加热，保温较长时间后，氨气热分解产生活性氮原子，不断吸附到工件表面，并扩散渗入工件表层内，从而改变表层的化学成分和组织，获得优良的表面性能。如果在渗氮过程中同时渗入碳以促进氮的扩散，则称为氮碳共渗。常用的是气体渗氮和离子渗氮。

目录

原理应用

气体渗氮

离子渗氮

氮碳共渗

辉光离子氮化

渗氮前的处理

渗氮前的生产准备

编辑本段原理应用

渗入钢中的氮一方面由表及里与铁形成不同含氮量的氮化铁，一方面与钢中的合金元素结合形成各种合金氮化物，特别是氮化铝、氮化铬。这些氮化物具有很高的硬度、热稳定性和很高的弥散度，因而可使渗氮后的钢件得到高的表面硬度、耐磨性、疲劳强度、抗咬合性、抗大气和过热蒸汽腐蚀能力、抗回火软化能力，并降低缺口敏感性。与渗碳工艺相比，渗氮温度比较低，因而畸变小，但由于心部硬度较低，渗层也较浅，一般只能满足承受轻、中等载荷的耐磨、耐疲劳要求，或有一定耐热、耐腐蚀要求的机器零件，以及各种切削刀具、冷作和热作模具等。渗氮有多种方法，常用的是气体渗氮和离子渗氮。

钢铁渗氮的研究始于20世纪初，20年代以后获得工业应用。最初的气体渗氮，仅限于含铬、铝的钢，后来才扩大到其他钢种。从70年代开始，渗氮从理论到工艺都得到迅速发展并日趋完善，适用的材料和工件也日益扩大，成为重要的化学热处理工艺之一。

编辑本段气体渗氮

一般以提高金属的耐磨性为主要目的，因此需要获得高的表面硬度。它适用于38CrMoAl等渗氮钢。渗氮后工件表面硬度可达HV850～1200。渗氮温度低，工件畸变小，可用于精度要求高、又有耐磨要求的零件，如镗床镗杆和主轴、磨床主轴、气缸套筒等。但由于渗氮层较薄，不适于承受重载的耐磨零件。

渗碳 渗氮、氮碳共渗标准

标准编号 标准名称

BS HC 6-1973 3%铬钼渗氮钢铸件(850-1000N/mm**2)规范

GB/T 11354-2005 钢铁零件 渗氮层深度测定和金相组织检验

GB 11354-1989 钢铁零件--渗氮层深度测定和金相组织检验

GB/T 18177-2000 钢件的气体渗氮

CB 3385-1991 钢铁零件渗氮层深度测定方法

GB／T 11354-1989 钢铁零件渗氮层深度测定和金相组织检验

HB／Z 79-1995 航空结构钢及不锈钢渗氮工艺说明书

JB/T 6956-1993 离子渗氮

JB／T 9172-1999 齿轮渗氮、氮碳共渗工艺及质量控制

QJ 2539．3-1993 化学热处理 钢的气体渗氮

ZB J36 006-1988 钢的气体渗氮处理

ANSI/ASTM-A -837-1996 渗碳用合金钢锻件规范

BS ISO 4507-2000 烧结铁类材料.渗碳或碳氮共渗.用微型硬度测试法测定和验证外层淬火的深度

GB/T 9450-2005 钢件渗碳淬火硬化层深度的测定和校核

GB 3203-1982 渗碳轴承钢技术条件

GB 9095-1988 烧结铁基材料渗碳或碳氮共渗硬化层深度的测定

GB 9450-1988 钢件渗碳淬火有效硬化层深度的测定和校核

HB 5022-1994 渗碳、碳氮共渗、氮化零件金相组织检验标准

HB 5023-1994 钢的渗碳、碳氮共渗、氮化层深度测定方法

HB 5492-1991 航空钢制件渗碳、碳氮共渗金相组织检验标准

HB 5493-1991 航空钢制件渗碳，碳氮

HB／Z 159-1990 航空用钢气渗碳、碳氮共渗工艺说明书

HB／Z 159-2001 航空用钢渗碳、碳氮共渗工艺

通俗地说，不锈钢就是不容易生锈的钢，实际上一部分不锈钢，既有不锈性，又有耐酸性（耐蚀性）。不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜（钝化膜）的形成。这种不锈性和耐蚀性是相对的。试验表明，钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中，其耐蚀性随钢中铬含水量的增加而提高，当铬含量达到一定的百分比时，钢的耐蚀性发生突变，即从易生锈到不易生锈，从不耐蚀到耐腐蚀。不锈钢的分类方法很多。按室温下的组织结构分类，有马氏体型、奥氏体型、铁素体和双相不锈钢；按主要化学成分分类，基本上可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大系统；按用途分则有耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐海水不锈钢等等，按耐蚀类型分可分为耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、耐晶间腐蚀不锈钢等；按功能特点分类又可分为无磁不锈钢、易切削不锈钢、低温不锈钢、高强度不锈钢等等。由于不锈钢材具有优异的耐蚀性、成型性、相容性以及在很宽温度范围内的强韧性等系列特点，所以在重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等行业中获取得广泛的应用。 奥氏体不锈钢在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化。如加入S，Ca，Se，Te等元素，则具有良好的易切削性。此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外，如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。此类钢中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni，就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸肯有良好的耐蚀性。由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能，在各行各业中获得了广泛的应用。

第２３卷第１期　２００２年２月　国外金属热处理　ＧＵＯＷＭ　ＪＩＮＳＷＣ　ＲＥＣＨ【Ｉ【Ｊ　＇Ｃｏ１．２３，ＮＯ．１　Ｆｅｈ　２∞２　

曲轴离子氮碳共渗后表面白斑的分析及解决措施　

丹东五一八内燃机配件（集团）有限责任公司　（丹东　１１８００９）安云鹏　

０引言　

我公司１０５系列曲轴是用４２ＣｒＭｏ材料经全纤维　

锻造而成的。成品曲轴均需进行圆角强化，以提高　曲轴疲劳强度。离子氮碳共渗是既节能又无环境污　

染的圆角强化工艺，而且曲轴变形小。故被广泛采　

用。　

１０５系列曲轴离子氮碳共渗采用新型大功率脉　冲电源离子渗氮炉，型号为ＬＤＭＣ一１５０Ａ实施离子　

碳氮共渗．开关器件为ＩＧＢＴ，灭弧关断时间设定为　

２０鹏。１０５系列曲轴工艺流程：下料一锻造一正火一　调质一校直一去应力一机加工一清洗一离子碳氮共　

渗一抛光一探伤一检查一包装入库。　

１０５系列曲轴离子碳氮共渗工艺如图１所示：　

图１　ＩＯ５系列曲线离子碳氪　渗¨［艺　

几年来１０５系列曲轴离子碳氮共渗质量稳定，　

但是近期操作人员发现，经过离子碳氮共渗的４１０５　

曲轴表面抛光以后轴颈表面有斑点，呈白色，同炉曲　

轴均存在斑点。抛光后轴颈表面的局部有麻坑。在　抛光前的形态像雪花状或树枝状的白色斑点，抛光　

后存在明显的色泽差异．用放大镜观察，可见严重的　

地方有深浅不同的麻坑。这种斑点在打弧清理时出　

现，是弧斑，但轻重不同，有的只是色泽上的差异，没　有深度；有的深度很深，经过抛光后，油泥在小坑内　

残留，肉眼看是黑色”小凹坑”．这种小凹坑将来可能　

是曲轴的疲劳源的产生处，对曲轴性能将有很大的　

影响，是绝对不应忽视的。　经验告诉我们，早期的直流电源有过类似的情　

况。现在使用脉冲电源．不应出现电打伤。　

２试验及试验结果　

针对此问题，我们用鱼刺图进行分析、试验，经　过我们的调查发现，这种斑点的出现系在一次设备　故障以后发现的。我们首先找到设备制造厂共同试　

验，结果如下：　灭弧关断时间打弧清理时间有斑点曲轴数量