热处理科普氮化知识

一．软氮化热处理为了缩短氮化周期，并使氮化工艺不受钢种的限制，在近年间在原氮化工艺基础上发展了软氮化和离子氮化两种新氮化工艺。

软氮化实质上是以渗氮为主的低温氮碳共渗，钢的氮原子渗入的同时，还有少量的碳原子渗入，其处理结果与一般气体氮化相比，渗层硬度较氮化低，脆性较小，故称为软氮化。

1、软氮化方法分为：气体软氮化、液体软氮化及固体软氮化三大类。

目前国内生产中应用最广泛的是气体软氮化。

气体软氮化是在含有活性氮、碳原子的气氛中进行低温氮、碳共渗，常用的共渗介质有尿素、甲酰胺、氨气和三乙醇胺，它们在软氮化温度下发生热分解反应，产生活性氮、碳原子。

活性氮、碳原子被工件表面吸收，通过扩散渗入工件表层，从而获得以氮为主的氮碳共渗层。

气体软氮化温度常用560-570℃，因该温度下氮化层硬度值最高。

氮化时间常为2-3小时，因为超过2.5小时，随时间延长，氮化层深度增加很慢。

2、软氮化层组织和软氮化特点：钢经软氮化后，表面最外层可获得几微米至几十微米的白亮层，它是由ε相、γ`相和含氮的渗碳体Fe3（C，N）所组成，次层为的扩散层，它主要是由γ`相和ε相组成。

软氮化具有以下特点：(1)、处理温度低，时间短，工件变形小。

(2)、不受钢种限制，碳钢、低合金钢、工模具钢、不锈钢、铸铁及铁基粉未冶金材料均可进行软氮化处理。

工件经软氮化后的表面硬度与氮化工艺及材料有关。

3、能显著地提高工件的疲劳强度、耐磨性和耐腐蚀性。

在干摩擦条件下还具有抗擦伤和抗咬合等性能。

4、由于软氮化层不存在脆性ξ相，故氮化层硬而具有一定的韧性，不容易剥落。

因此，目前生产中软氮化巳广泛应用于模具、量具、刀具（如：高速钢刀具）等、曲轴、齿轮、气缸套、机械结构件等耐磨工件的处理。

二.长轴氮化热处理目前，国内一般细长轴(2—3m)的热处理变形量要求不大于0.03～0.05mm，按传统制造工艺是很难达到这个要求。

经过对传统制造工艺流程和工艺进行改进和完善，使长轴最终氮化处理的变形量达到国内同行业先进水平。

光中氮化热处理工艺光中氮化热处理工艺是一种先进的金属热处理技术，主要用于提高金属材料的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和抗疲劳性能。

以下是光中氮化热处理工艺的主要方面：一、温度控制温度是光中氮化热处理工艺中的重要参数之一。

在光中氮化过程中，需要将金属材料加热到特定的温度范围，以便使氮原子能够渗透到金属材料的表面并形成氮化物。

温度过低会导致氮化效果不佳，过高则可能导致金属材料变形或氧化。

因此，精确控制温度是获得优质光中氮化热处理效果的关键。

二、时间安排时间安排是光中氮化热处理工艺中的另一个重要因素。

光中氮化过程需要一定的时间，以确保氮原子充分渗透到金属材料的表面。

时间过短会导致氮化效果不足，时间过长则可能导致金属材料过度氮化或发生其他形式的热损伤。

因此，合理安排时间是获得良好光中氮化效果的重要步骤。

三、气氛控制气氛控制对于光中氮化热处理工艺至关重要。

在光中氮化过程中，需要控制气氛的组成和浓度，以确保氮原子能够有效地与金属材料反应并形成氮化物。

不同金属材料对于气氛的要求也不同，因此需要根据具体的金属材料和工艺要求选择合适的气氛。

四、应力消除在光中氮化热处理过程中，由于温度变化和材料相变等原因，可能会导致金属材料内部产生残余应力。

这些残余应力可能会影响金属材料的机械性能和稳定性。

因此，在光中氮化热处理过程中需要进行适当的应力消除处理，以减小或消除残余应力。

五、表面强化表面强化是光中氮化热处理工艺的一个重要应用。

通过光中氮化处理，金属材料的表面可以得到强化，从而提高其硬度、耐磨性和耐腐蚀性。

表面强化处理可以显著提高金属材料的寿命和可靠性，使其适用于各种高要求的应用场景。

六、变形控制在光中氮化热处理过程中，由于高温和应力等因素的影响，金属材料可能会出现变形。

变形可能会影响金属材料的尺寸精度和机械性能，因此在光中氮化热处理过程中需要进行变形控制。

通过合理的工艺参数选择和操作方法改进，可以减小或消除变形，确保金属材料的加工精度和质量。

什么是氮化处理（一）什么是氮化处理由于在塑料模具厂工作的关系，经常接触到氮化，刚开始也没没什么在意，听的时间长了，就想知道到底什么是氮化，原来在模具钢材进行加工之前，都要进行氮化处理，这样才能使钢材符合加工模具的需要，现在把氮化的相关知识介绍如下：氮化处理又称为扩散渗氮。

气体渗氮在1923年左右，由德国人Fry首度研究发展并加以工业化。

由于经本法处理的制品具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温，其应用范围逐渐扩大。

例如钻头、螺丝攻、挤压模、压铸模、鍜压机用鍜造模、螺杆、连杆、曲轴、吸气及排气活门及齿轮凸轮等均有使用。

一、氮化用钢简介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SAE 4100，4300，5100，6100，8600，8700，9800系。

（3）热作模具钢（含约5％之铬） SAE H11 （SKD – 61）H12，H13（4）肥粒铁及麻田散铁系不锈钢 SAE 400系（5）奥斯田铁系不锈钢 SAE 300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。

氮化基本原理及操作指南氮化是一种化学反应，其中氨气在高温条件下与金属反应生成相应的金属氮化物。

氮化是一种常用的合成方法，可用于制备具有特殊性质的金属氮化物材料。

本文将介绍氮化的基本原理和操作指南。

一、氮化的基本原理：氮化反应的基本原理是通过氨气和金属的反应，生成相应的金属氮化物。

氨气（NH3）是一种含有氮原子的无机化合物，它具有较高的还原性。

金属在高温下与氨气反应时，氨气提供的氮原子与金属表面的空位结合，生成金属氮化物。

氮化反应一般在高温下进行，通常需要使用高温炉或其他加热设备。

二、氮化的操作指南：1.实验设备准备：（1）氮化炉：一般使用高温炉或热处理炉进行氮化反应。

炉内应有恒温控制装置，可将温度保持在所需的氮化温度范围内。

（2）反应容器：使用合适的金属容器来承载金属样品和氨气，一般选择可耐高温和氨气腐蚀的材料，如石英管。

（3）氨气源：使用高纯度的氨气供应。

建议在氨气通入反应容器前进行气体净化处理。

（4）其他实验装置：炉外温度监测仪器、气体流量计等。

2.操作流程：（1）样品准备：将要氮化的金属样品切成适当的尺寸，保证与氨气充分接触。

样品表面应保持干燥和清洁，以防止杂质的影响。

（2）氨气通入：打开氨气源，通过适当的气体流量控制装置将氨气引入反应容器中。

通常初始气体流量设置较小，然后逐渐增加，直至达到所需反应条件。

（3）温度控制：将反应容器放入预热好的氮化炉中，启动恒温控制装置，控制温度在所需范围内。

反应温度一般在500℃以上，但具体温度取决于所需氮化物的种类和性质。

（4）反应时间：根据具体反应物和反应条件，确定所需的氮化时间。

一般情况下，需要较长时间才能充分完成氮化反应。

在反应过程中，需定期检查反应进展情况。

（5）反应结束：将反应容器从炉中取出，关闭氨气源。

待反应容器冷却后，取出样品进行分析和测试。

三、氮化反应的注意事项：1.安全操作：氮化反应通常在高温下进行，需注意安全操作。

避免与高温部分直接接触，同时采取防护措施，如戴上耐高温手套、护目镜等。

热处理工艺中的氮化处理及其应用热处理工艺是一种通过加热和冷却来改变物体性质的方法，常用于金属材料的加工和改进。

在热处理工艺中，氮化处理作为一种重要的方法广泛应用于各个领域。

本文将全面介绍氮化处理的基本原理、方法和应用。

一、氮化处理的基本原理氮化处理是通过在金属材料表面引入氮元素，改变表面组织结构和性能来提高材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能。

氮化处理的基本原理是在高温下，金属表面与氮气反应生成金属氮化物。

在这个过程中，氮气分子离解为氮离子，在金属表面上与金属原子结合形成金属氮化物层。

二、氮化处理的方法1. 氨气氮化法氨气氮化法是最常用的氮化处理方法之一。

该方法根据加工要求，在特定的气氛中将金属材料加热到一定温度，使其表面发生化学反应。

氮气气氛中的氨气将与金属表面反应生成金属氮化物。

2. 盐浴氮化法盐浴氮化法是将金属材料浸入特殊的盐浴中进行氮化处理。

盐浴中含有氮气和金属氨基化物，通过加热使盐浴中的氮浸入金属材料表面，形成金属氮化物层。

3. 等离子氮化法等离子氮化法是利用等离子体的高温和高能量对金属材料进行表面处理。

等离子体中存在大量的活性氮离子，可以使金属表面迅速地与氮元素结合形成金属氮化物层。

三、氮化处理的应用1. 工具材料氮化处理可以提高工具材料的硬度和耐磨性，延长其使用寿命。

在切削工具、钻头、刀具等制造中广泛应用氮化处理技术，使工具具备更好的切削性能和耐久性。

2. 模具材料氮化处理可以显著提高模具材料的硬度、耐磨性和耐蚀性，使其能够承受更高的工作负荷和更复杂的加工环境。

在塑料模具、压铸模具和冲压模具等制造中广泛应用氮化处理技术，提高模具的使用寿命和稳定性。

3. 表面涂层氮化处理可用作一种表面涂层技术，通过在金属表面形成一层坚硬的金属氮化物，提高材料的耐磨、耐蚀和耐高温性能。

在汽车、航空航天和船舶等领域应用广泛，用于加强金属材料的表面保护。

4. 天然石墨的改性氮化处理可以用于改性天然石墨的制备。

氮化处理后的天然石墨具有较高的硬度和耐磨性，可用于电池、润滑材料和导热材料等领域。

氮化处理工艺氮化处理（Nitriding）是钢件对热处理外表面保护和强度改进的一种杀伤性表面处理，它是通过向钢件外表面通过气体渗入氮化物，来改变外表面层的组织结构，提升钢的硬度、耐久性和耐腐蚀性来实现的。

一、氮化处理原理氮化处理是一种表面强化处理技术，利用热处理温度下可结合钢表面进行化学反应生成金属氮化物混合物而实现，氮化物层具有很高的抗摩擦性、耐磨损性，很好的热韧性和抗腐蚀能力，这种处理可以满足磨损和耐腐蚀性需求，从而提高材料的性能与使用寿命。

二、氮化处理的类型1. 蒸汽氮化：也叫做温化氮化，是将空气中的氮分子通过蒸汽的形式放入钢材材料，适用于碱金属基体的氮化处理，能够制得一层较厚、硬度高、耐磨损性强、表面因含有少量氧化物而深灰色的氮化层；2. 气体氮化：主要利用蒸气冷凝或被氧化型非金属基体金属与空气中的氮化物进行反应，使金属表面形成一层深灰色、光滑、耐腐蚀的氮化层；3. 等离子氮化：它是利用等离子体技术，在低温条件下，以一种比压控制的低温的等离子体处理，使钢的表面形成一层由高分子组成的氮化膜；4.溅射氮化：溅射氮化是利用金属氮化物的表面溅射技术，将氮化物的单体的离子溅到钢的表面，使钢的表面形成氮化膜。

三、氮化处理的优缺点优点：1. 氮化处理可大大改善表面硬度，使其具有更好的耐磨性，延长使用寿命；2. 氮化处理可防止表面腐蚀，提高耐腐蚀性，使其具有更好的热韧性；3. 氮化处理可提高表面的抗冲击力，使其对冲击有更佳的表现；4. 氮化处理可改善表面质量，从而改善产品的外观，使其具有增加市场竞争力。

缺点：1. 氮化处理产生的氮化层膜残留不容易去除，容易在表面形成洼槽；2. 氮化处理时有些钢材表面温度过高，容易引起表面碳化、氢化；3. 氮化处理依赖设备质量，操作环境，控制体系等，不稳定；4. 氮化处理成本较高，工艺复杂度高。

四、氮化处理的注意事项1. 氮化处理的钢材材质需符合实际需求；2. 氮化处理室环境要求干净，过度脏污有可能导致产品质量不稳定；3. 氮化处理温度要控制在可接受的范围，保温时间也要适当，以免影响外观品质；4. 氮化处理后的表面要加以小心的处理，以保证表面硬度。

氮化基本原理及操作指南1. 氮化基本原理及操作指南本人多年从事氮化炉的安装及工艺调试工作，总结了一些氮化操作原理和要点，和大家一起讨论，请大家多多指教。

氮化基本原理及操作指南(仅供参考)一、概论：1、氮化就是把氮渗入钢件表面，形成富氮硬化层的化学热处理过程。

2、氮化处理：氮化处理是利用氨在一定温度下(500~600℃)，所分解的活性氮原子向钢的表面层渗透扩散而形成铁氮合金，从而改变钢件表面机械性能(增强耐磨性，增加硬度，提高耐蚀性等)和物理、化学性质。

3、氮化过程：氮化共有三个过程：(1)氨的分解随着温度的升高，氨的分解程度加大，生成活性氮原子。

2NH3→6H+2[N](2)吸收过程钢表面吸收氮原子，先溶解形成氮在Q-Fe中的饱和固溶体，然后再形成氮化物。

2mFe+2[N]→2FemN(3)扩散过程氮从表面饱和层向钢内层深处进行扩散，形成一定深度的氮化层。

二、工件如何进行氮化1、组织准备氮化工件在氮化前，必须具有均匀一致的组织，否则氮化层质量不高，通常都是采用调质、(淬火)处理来作为预备热处理。

2、气密性检查氮化前应对加热炉、氮化罐和整个氮化系统的管道接头处进行气密性检查，保证氨气不漏和在管路中的畅通无阻。

3、工件工作面的抛光清洁要求氮化的表面要经过认真的打磨抛光(像镜面一样)及仔细的检查，氮化表面应无油迹、锈蚀、尖角、毛刺、碰伤和洗涤不掉的脏物，对于非氮化面要检查防护镀层是否完整。

要氮化前清洗零件≤2小时，先用干净棉纱擦净油污，再用汽油、酒精或四氯化碳等清洗，也可用稀盐酸或10％碳酸钠(Na2CO3)沸腾的溶液中去油，一般在溶液中煮沸8-10分钟，然后用清水反复洗涤。

另外组织吹干、擦千。

装炉时，对于易变形零件，如杆件，最好垂直吊挂在罐中。

4、防止工件局部氮化有些工件某些部位不需要氮化，可以用以下几种方法加以防止。

(1)镀金属法a,b(略)(2)涂料法a,b,c,d(略)5、通入氨气前应注意事项(1)氨气(液氨)：要求水、油总含量≤0.2%，氨(NH3)含量≥99.8％。

热处理氮化操作方法
热处理氮化操作方法是一种通过在高温环境下将材料暴露于氮气中进行处理的方法。

下面是一般情况下的热处理氮化操作步骤：
1. 准备工作：将待处理材料清洁干净，并确保表面无油脂、氧化物等污染物。

2. 加热：将材料放入特制的加热炉中，并将温度逐渐提高到所需处理温度。

炉内要保持稳定的加热环境，通常需要使用惰性气氛（如氮气）来避免材料与空气接触并发生氧化反应。

3. 维持温度：在达到所需处理温度后，保持该温度一段时间，这个时间取决于需要的氮化程度以及材料的特性。

4. 冷却：在处理完成后，将材料缓慢冷却到室温。

过快的冷却可能会引起材料变形或应力集中。

需要注意的是，具体的热处理氮化操作方法会根据材料的种类和所需处理效果而有所差异。

因此，在进行热处理氮化操作前，最好先参考相关文献或寻求专业人士的指导。

氮化知识培训1、氮化的定义是什么？氮化又叫渗氮，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。

2、硬氮化与软氮化的区别是什么？氮化可分为硬氮化和软氮化，通常说的氮化是指硬氮化，软氮化是在硬氮化的基础上发展起来的，且越来越受到广泛的应用。

硬氮化：学名‘渗氮’，也有人称为常规氮化。

渗入钢表面的是单一的‘氮’元素，主要有气体法和离子法等方法。

软氮化：学名‘氮碳共渗’，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。

3、气体软氮化的原理是什么？整个渗氮过程分为NH3分解为得到活性氮原子，钢件表面吸收氮原子，然后氮原子从表面向里扩散这三个过程。

渗氮过程：2NH3→2[N]+3H2CO2+H2→CO+H2O CO+H2→[C]+H2OFe+2[N]→Fe2N (Fe4N,Fe2-3N)Fe-N系形成的5种相：α相氮在α-Fe中的间隙固溶体，也称含氮铁素体。

590℃时，氮在α-Fe 中的固溶度最大，氮的质量分数约为0.1%，随温度下降，α相缓慢析出γ´相。

γ相氮在γ-Fe中的间隙固溶体，也称含氮奥氏体，存在于共析温度590℃以上，缓冷时发生γ相共析转变，生成共析组织（α+γ´）；如果快冷，则形成含氮马氏体。

γ´相以Fe4-N为基体的固溶体，在680℃以下稳定存在。

在680℃以上转变为ε相。

ε相以Fe3-N为基体的固溶体，随温度降低，ε相不断析出γ´相。

ξ相分子式未Fe2-N，温度高于490℃，ξ相转变为ε相。

因此，渗氮层组织由表及里为：ε→ε+γ´→γ´→γ´+ɑ→ɑ4、氮化的基本特点（与渗碳相比较）包括哪些？（1）渗氮表面具有高的硬度和耐磨性。

（2）具有高的残余应力，故具有高的疲劳极限和低的缺口敏感性。

（3）渗氮的温度低（480-580℃），产品变形小。

（4）具有良好的抗腐蚀性能，致密的化学稳定性渗层。