备件热线:021-54737935-870 18217775870

双击此处添加文字
工艺技术
低压渗碳

气体渗氮

气体渗氮

氧化处理

       首先,渗氮是一种向金属表面渗入氮原子的化学热处理工艺。气体渗氮顾名思义,所采用的渗氮介质是气体,一般是氨气。因为氨气容易在金属表面受热裂解产生氢气和氮气,在这个裂解的过程中会有微量的活性氮原子产生。这些活性氮原子被金属原子捕捉产生氮化物或者扩散到金属内部,这个过程就是渗氮。渗氮工艺使得金属表面产生氮原子的固溶强化以及氮化物的弥散强化,从而获得很高的硬度以及耐磨性。致密的氮化物层也会产生在金属表面,它的硬度更高,并且具有很高的耐酸碱腐蚀性,在金相腐蚀下也保持白亮色,因此也被称为“白亮层”。

 

       气体氮化还可以继续细分为“硬氮化”和“软氮化”。“硬氮化”指的是只采用氨气作为渗氮介质,只有氮原子渗入的氮化工艺。“软氮化”指的是采用多种渗氮介质,既有氮原子又有碳原子渗入的氮化工艺。当然,这一称谓缺乏严谨性,“软氮化”的真正学名应为“氮碳共渗”(Nitro-carburizing),意指在渗氮的同时进行渗碳的过程。它与另一重要的化学热处理工艺—碳氮共渗(Carbo-nitriding)只有一字之别,应注意区分。氮碳共渗是以渗氮为主,渗碳为辅,所以其工作温度低于Fe-N 二元合金共析温度590℃,通常为530℃至570℃之间,稍高于传统气体渗氮温度。而碳氮共渗是以渗碳为主,渗氮为辅,其工作温度高于Fe-C 二元合金共析温度727℃,通常为830℃至880℃之间,稍低于传统气体渗碳温度。


     “软氮化”按渗氮介质的不同又可以分为固体、液体软氮化和气体软氮化,其中最早出现的是液体软氮化工艺,即在含剧毒的氰盐盐浴中进行的氮碳共渗工艺,由于该方法会产生大量污染环境的氰化物,所以逐渐被禁止使用。取而代之的是目前应用最广泛的以NH3 及其分解产物作为渗氮介质,以CO2 或甲醇、丙烷等有机化合物为渗碳介质的气体氮碳共渗工艺。

 

       气体氮化的应用十分广泛,几乎所有金属都可以对其进行表面氮化处理。以碳钢为例,从低碳的纯铁以及易切削钢,到中碳的合金钢,再到高碳的高速钢,都有渗氮的应用。推广开去,渗氮还能应用于球墨铸铁,轴承钢,模具钢,奥氏体不锈钢,钛合金等等比较特殊的钢种或者合金。这些应用所要求的技术指标各不相同,也由此对应了各种复杂的氮化工艺。比如球墨铸铁往往需要较高的氮势而压铸模具钢则希望无白亮层的工艺,奥氏体不锈钢为了保证耐腐蚀性不希望在较高的温度下渗氮,而钛合金则适用于高温下的氮化工艺。此外,气体氮化的工艺还要结合前后的热处理工艺综合考虑,比如,氮化前的调质温度,组织形态,预氧化效果,喷丸处理,氮化之后的后氧化处理,表面涂层PVDCVD等。