滲碳滲氮的作用及氮碳共滲和碳氮共滲的區(qū)別(共5頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上滲碳：是對金屬表面處理的一種，采用滲碳的多為低碳鋼或，具體方法是將置入具有活性滲碳介質中,加熱到900-950攝氏度的單相奧氏體區(qū),保溫足夠時間后,使?jié)B碳介質中分解出的活性碳原子滲入鋼件表層,從而獲得表層高碳,心部仍保持原有成分. 相似的還有低溫處理。這是常見的一種，它可以使?jié)B過碳的獲得很高的硬度，提高其耐磨程度。 滲碳是指使碳原子滲入到鋼表面層的過程。也是使的工件具有的表面層，再經過和，使工件的表面層具有高和耐磨性，而工件的部分仍然保持著低碳鋼的韌性和。滲碳工件的材料一般為低碳鋼或低碳(含碳量小于0.25%)。滲碳后鋼件表面的化學成分可接近高碳鋼。工件滲碳后還要經過

2、淬火以得到高的高的耐磨性和疲勞強度并保持心部有低碳鋼淬火后的強韌性使工件能承受沖擊載荷。滲碳工藝廣泛用于飛機和拖拉機等的機械零件如軸凸輪軸等。 滲碳零件的材料 一般選用低碳鋼或低碳合金鋼(含碳量小於0.25%)。滲碳后必須進行淬火才能充分發(fā)揮滲碳的有利作用。工件后的表層顯微組織主要為高硬度的加上殘余奧氏體和少量碳化物心部組織為韌性好的或含有非馬氏體的組織但應避免出現。一般深度范圍為0.81.2毫米深度滲碳時可達2毫米或更深。表面硬度可達HRC5863心部硬度為HRC3042。滲碳淬火后產生壓縮內應力對提高工件的疲勞強度有利。因此滲碳被廣泛用以提高零件強度沖擊韌性和耐磨性借以延長零件的使用壽命。

3、 按含碳介質的不同滲碳可分為固體滲碳液體滲碳氣體滲碳和； 滲氮，是在一定溫度下一定介質中使氮原子滲入表層的化學熱處理工藝。常見有、氣體滲氮、。傳統(tǒng)的氣體滲氮是把工件放入密封容器中，通以流動的氨氣并加熱，保溫較長時間后，氨氣熱分解產生活性氮原子，不斷吸附到，并擴散滲入工件表層內，從而改變表層的化學成分和組織，獲得優(yōu)良的表面性能。如果在滲氮過程中同時滲入碳以促進氮的擴散，則稱為氮碳共滲。常用的是氣體滲氮和離子滲氮。 滲入鋼中的氮一方面由表及里與鐵形成不同含氮量的氮化鐵，一方面與鋼中的結合形成各種合金氮化物，特別是氮化鋁、氮化鉻。這些氮化物具有很高的、熱穩(wěn)定性和很高的彌散度，因而可使?jié)B氮后的鋼件得到

4、高的表面硬度、疲勞強度、抗咬合性、抗大氣和過熱蒸汽腐蝕能力、抗軟化能力，并降低缺口敏感性。與工藝相比，滲氮溫度比較低，因而畸變小，但由于心部硬度較低，滲層也較淺，一般只能滿足承受輕、中等載荷的耐磨、耐疲勞要求，或有一定耐熱、耐腐蝕要求的機器零件，以及各種切削刀具、冷作和熱作等。滲氮有多種方法，常用的是氣體滲氮和。 氣體滲氮一般以提高金屬的耐磨性為主要目的，因此需要獲得高的表面硬度。它適用于38CrMoAl等。滲氮后硬度可達HV8501200。滲氮溫度低，工件畸變小，可用于精度要求高、又有耐磨要求的零件，如鏜床鏜桿和主軸、磨床主軸、氣缸套筒等。但由于滲氮層較薄，不適于承受重載的耐磨零件。氣體參氮

5、可采用一般滲氮法（即等溫滲氮）或多段（二段、三段）滲氮法。前者是在整個滲氮過程中滲氮溫度和氨氣分解率保持不變。溫度一般在480520之間,氨氣分解率為1530%,保溫時間近80小時。這種工藝適用于滲層淺、畸變要求嚴、硬度要求高的零件，但處理時間過長。是在整個滲氮過程中按不同階段分別采用不同溫度、不同氨分解率、不同時間進行滲氮和擴散。整個滲氮時間可以縮短到近50小時，能獲得較深的滲層，但這樣滲氮溫度較高，畸變較大。還有以抗蝕為目的的氣體滲氮，滲氮溫度在 550700之間,保溫0.53小時，氨分解率為3570%，工件表層可獲得化學穩(wěn)定性高的化合物層，防止工件受濕空氣、過熱蒸汽、氣體燃燒產物等的腐蝕

6、。正常的氣體滲氮工件，表面呈銀灰色。有時，由于氧化也可能呈藍色或黃色，但一般不影響使用。 離子滲氮又稱輝光滲氮，是利用輝光放電原理進行的。把金屬工件作為陰極放入通有含氮介質的負壓容器中，通電后介質中的氮氫原子被電離，在陰陽極之間形成等離子區(qū)。在等離子區(qū)強電場作用下，氮和氫的正離子以高速向工件表面轟擊。離子的高動能轉變?yōu)闊崮?，加熱工件表面至所需溫度。由于離子的轟擊，工件表面產生原子濺射，因而得到凈化，同時由于吸附和擴散作用，氮遂滲入工件表面。與一般的氣體滲氮相比，離子滲氮的特點是：可適當縮短滲氮周期；滲氮層脆性??；可節(jié)約能源和氨的消耗量；對不需要滲氮的部分可屏蔽起來，實現局部滲氮；離子轟擊有凈化

7、表面作用，能去除工件表面鈍化膜，可使不銹鋼、耐熱鋼工件直接滲氮。滲層厚度和組織可以控制。離子滲氮發(fā)展迅速，已用于機床絲桿、模具等工件。氮碳共滲低溫氮碳共滲又稱軟氮化,即在鐵-氮共析轉變溫度以下，使工件表面在主要滲入氮的同時也滲入碳。碳滲入后形成的微細碳化物能促進氮的擴散，加快高氮化合物的形成。這些高氮化合物反過來又能提高碳的溶解度。碳氮原子相互促進便加快了滲入速度。此外，碳在氮化物中還能降低脆性。氮碳共滲后得到的化合物層韌性好，硬度高，耐磨，耐蝕，抗咬合。常用的氮碳共滲方法有液體法和氣體法。處理溫度530570，保溫時間13小時。早期的液體鹽浴用氰鹽，以后又出現多種鹽浴配方。常用的有兩種：中性

8、鹽通氨氣和以尿素加碳酸鹽為主的鹽，但這些反應產物仍有毒。氣體介質主要有：吸熱式或放熱式氣體（見）加氨氣；尿素熱分解氣；滴注含碳、氮的有機溶劑，如甲酰胺、三乙醇胺等。氰化cyaniding，指高溫 （早期的碳氮共滲是在有毒的氰中進行）。由于溫度比較高，碳原子擴散能力很強，所以以滲碳為主, 形成含氮的高碳奧氏體，淬火后得到含氮高碳馬氏體。由于氮的滲入促進碳的滲入, 使共滲速度較快，保溫46h可得到0.50.8mm的滲層，同時由于氮的滲入，提高了過冷奧氏體的穩(wěn)定性，加上共滲溫度比較低，奧氏體晶粒不會粗大，所以鋼件碳氮共滲后可直接淬油，滲層組織為細針狀的含氮馬氏體加碳氮化合物和少量殘余奧氏體。碳氮共滲

9、層比有更高的硬度、耐磨性、抗蝕性、彎曲強度和接觸疲勞強度。但一般碳氮共滲層比滲碳層淺，所以一般用于承受載荷較輕，要求高耐磨性的零件。氮碳共滲不僅能提高工件的疲勞壽命、耐磨性、抗腐蝕和抗咬合能力，而且使用設備簡單，投資少，易操作，時間短和工件畸變小，有時還能給工件以美觀的外表。 輝光離子氮化一、優(yōu)點：滲氮時間短，質量容易控制，氮化層耐疲勞、有高強度，由于氮化溫度在520-540，所以工件變形小，表面抗磁性高。二、缺點：設備控制復雜，爐溫均勻性不好。 滲氮脆性檢驗級別滲氮層脆性級別說明1壓痕邊角完整無缺2壓痕一邊或一角碎裂3壓痕二邊或二角碎裂4壓痕三邊或三角碎裂5壓痕四邊或四角碎裂b、滲氮層脆性檢

10、驗一般采用計，試驗力10公斤，試驗力的加載必須緩慢（在5-9S內完成），試驗力加載完成后必須停留5-10S，然后試驗力，特殊情況也可采用5KG或者30KG試驗力。c、維氏硬度壓痕在顯微放大100倍下進行檢查，每件至少測3點，其中兩點以上處于相同級別時，才能定級。否則需重新檢驗。d、滲氮層脆性應在零件工作部位或隨爐試樣的表面上檢測，一般零件為1-3級為合格，重要零件1-2級為合格，對于滲氮后留有磨痕的零件，也可在磨去加工余量后的表面上進行測定e、經氣體滲氮后的零件，必須進行檢驗。滲氮前的處理在滲氮零件的整個制造過程中，滲氮往往是最后一道工序，至多再進行精磨或研磨。滲氮零件的工藝流程一般為：鍛造（

11、退火）粗加工精加工去應力精磨滲氮精磨裝配。氮化前的預熱處理包括正火（退火）、調質處理、去應力。a正火（退火），其目的是細化晶粒、降低硬度、消除鍛造應力。b調質處理，可以改善鋼的加工性能，獲得均勻的組織，以保證零件心部有足夠的強度和韌性，同時又能使?jié)B氮層和基本結合牢固。c去應力處理，對于形狀復雜的精密零件，在滲氮前應進行12次去應力，以減少滲氮過程中的變形。滲氮前的生產準備a去污處理。零件裝爐前要用汽油或酒精進行脫脂、去污處理，零件表面不允許有銹蝕及臟污。b防滲處理。對零件非滲氮部分，可用電鍍或涂料法進行防滲氮處理。c滲氮件的表面質量應良好，不允許有脫碳層存在，因此，零件在預先熱處理前應留有足夠

12、的加工余量，以便在滲氮前的機加工能將脫碳層全部去除，以保證滲氮層的質量。d裝爐前檢查設備和滲氮夾具、電系統(tǒng)、管道、氨分解測定儀等應保證正常使用；滲氮夾具不允許有贓物或氧化皮，如有應清除。e隨爐試樣。隨爐的試樣應與滲氮零件通材料并經過同樣的預先處理。滲氮工藝 常用的氣體滲氮工藝有等溫滲氮、二段式滲氮和三 段式滲氮三種方法。a等溫滲氮 也稱一段式滲氮法。它是在恒溫下進行長時間保溫的滲氮工藝，滲氮溫度510530，其滲氮工藝如圖2-42所示。第一階段保溫1520h，為吸氮階段。這一階段采用較低的氨分解率（18%）。零件表面因洗后大量氮原子而與零件心部形成氮濃度差。第二階段為擴散階段。在這個階段為家少

13、活性氮原子的數量而將氨分解率提高到30%40%，保溫時間在60h左右。為減少滲氮層的脆性，在滲氮結束前24h進行退氮處理，氨分解率提高到70%以上，退氮溫度提高到560570。 等溫滲氮工藝過程簡單，滲氮溫度較低、滲層淺、零件變形小、表面硬度高，但滲氮速度慢，產生周期長，適用于滲氮深度淺，尺寸精度和硬度要求高的零件。b兩段式滲氮 兩段式滲氮工藝曲線如圖2-43所示。第一階段的（除保溫時間外）與等溫滲氮相同。第二階段把滲氮溫度提高到550560，以加速氮原子的擴散，縮短滲氮周期，氨分解率提高到40%60%。根據對滲氮層的脆性要求，急速前也應提前2h提高氨分解率和溫度進行退氮處理。兩段式滲氮的時間

14、比等溫滲氮短，表面硬度稍微低，變形略有增大，適用于滲氮層較深批量較大的零件。c三段式滲氮 三段式滲氮工藝曲線如圖2-44所示。 它是在二段式滲氮基礎上發(fā)展起來的。這種工藝是將第二階段的溫度適當提高，以加快滲氮過程，同時增加較低溫度的第三階段，以彌補因第二階段氮的擴散快而使表面氮濃度過低，保證表面含氮量以提高表面硬度。三段式滲氮能進一步提高滲氮速度，但硬度比一般滲氮工藝低，脆性、變形等比一般滲氮工藝略大。 氮碳共滲和碳氮共滲的區(qū)別 氮碳共滲：又稱軟氮化或低溫碳氮共滲,即在鐵-氮共析轉變溫度以下，使工件表面在主要滲入氮的同時也滲入碳。碳滲入后形成的微細碳化物能促進氮的擴散，加快高氮化合物的形成。這

15、些高氮化合物反過來又能提高碳的溶解度。碳氮原子相互促進便加快了滲入速度。此外，碳在氮化物中還能降低脆性。氮碳共滲后得到的化合物層韌性好，硬度高，耐磨，耐蝕，抗咬合。常用的氮碳共滲方法有液體法和氣體法。處理溫度530570，保溫時間13小時。早期的液體鹽浴用氰鹽，以后又出現多種鹽浴配方。常用的有兩種：中性鹽通氨氣和以尿素加碳酸鹽為主的鹽，但這些反應產物仍有毒。氣體介質主要有：吸熱式或放熱式氣體（見可控氣氛）加氨氣；尿素熱分解氣；滴注含碳、氮的有機溶劑，如甲酰胺、三乙醇胺等。氮碳共滲不僅能提高工件的疲勞壽命、耐磨性、抗腐蝕和抗咬合能力，而且使用設備簡單，投資少，易操作，時間短和工件畸變小，有時還能給工件以美觀的外表。 碳氮共滲：以滲碳為主同時滲入氮的化學熱處理工藝。它在一定程度上克服了滲氮層硬度雖高但滲層較淺，而滲碳層雖硬化深度大，但表面硬度較低的缺點。應用較廣泛的只有氣體法和鹽浴法。氣體碳氮共滲介質是滲碳劑和滲氮劑的混合氣，例如滴煤油（或乙醇、丙酮）、通氨；吸熱或放熱型氣體中酌加高碳勢富化氣并通氨；三乙醇胺或溶入尿素的醇連續(xù)滴注。C、N原子的產生機制除與滲碳、滲氮相同外，還有共滲劑之間的合成和分解：CO+NH3HCN+H2OCH4