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文檔簡介

1、 職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫金屬材料與熱處理課程滲氮的特點及應(yīng)用主講教師:馬安博 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院滲氮的特點及應(yīng)用滲氮(又稱氮化)是將氮滲入鋼件表面,以提高其硬度、耐磨性、疲勞強度和耐蝕性能的一種化學(xué)熱處理方法。它的發(fā)展雖比滲碳晚,但如今卻已獲得十分廣泛的應(yīng)用,不但應(yīng)用于傳統(tǒng)的滲氮鋼,還應(yīng)用于不銹鋼、工具鋼和鑄鐵等。滲氮主要包括普通滲氮和離子滲氮兩大類。普通滲氮又可分為氣體滲氮、液體滲氮和固體滲氮三種。一、滲氮的特點鋼的滲氮具有下列優(yōu)點:1. 高硬度和高耐磨性 當(dāng)采用含鉻、鉬、鋁的滲氮鋼時,滲氮后的硬度可達10001200HV,相當(dāng)于70HRC以上,且滲氮層的硬度可以保持到5

2、00°C左右;而滲碳淬火后的硬度只有6062HRC,且滲碳層的硬度在200°C以上便會急劇下降。由于滲氮層硬度高,因而其耐磨性也高。2. 高的疲勞強度 滲氮層內(nèi)的殘余壓應(yīng)力比滲碳層大,故滲氮后可獲得較高的疲勞強度,一般可提高2530。3. 變形小而規(guī)律性強 滲氮一般在鐵素體狀態(tài)下進行,滲氮溫度低,滲氮過程中零件心部無相變,滲氮后一般隨爐冷卻,不再需要任何熱處理,故變形很??;而引起滲氮零件變形的基本原因只是滲氮層的體積膨脹,故變形規(guī)律也較強。4. 較好的抗咬合性能 咬合是由于短時間缺乏潤滑并過熱,在相對運動的兩表面間產(chǎn)生的卡死、擦傷或焊合現(xiàn)象。滲氮層的高硬度和高溫硬度,使之具

3、有較好的抗咬合性能。5. 較高的抗蝕性能 鋼件滲氮表面能形成化學(xué)穩(wěn)定性高而致密的e化合物層,因而在大氣、水分及某些介質(zhì)中具有較高的抗蝕性能。滲氮的主要缺點是處理時間長(一般需要幾十小時甚至上百小時),生產(chǎn)成本高,滲氮層較?。ㄒ话阍?.5mm左右),滲氮件不能承受太高的接觸應(yīng)力和沖擊載荷,且脆性較大。二、滲氮的應(yīng)用例如:38CrMoAl鋼制壓縮機活塞桿為獲得0.40.6mm的滲氮層深度,氣體滲氮保溫時間需60h左右。三、Fe-N相圖圖1 Fe-N相圖680±5590zgeg¢3005505004504003506007006507500246810121416約490Fe4N

4、Fe2N650磁性轉(zhuǎn)變溫度 / wN (%) 1. a相 氮在a-Fe中的間隙固溶體,體心立方點陣,氮含量WN最大約為0.1(590°C),隨溫度降低,氮含量可降至0.001(100°C),因而未能在圖1中示出。2. g相 氮在g -Fe中的間隙固溶體,面心立方點陣,只有在590°C以上才穩(wěn)定。氮在g -Fe中的溶解度較大,在共析溫度590°C為2.35,在650°C達到最大值2.8。g相的硬度約為160HV,淬火后轉(zhuǎn)變?yōu)楹R氏體,硬度可達650HV。3. g相 以氮化物Fe4N(WN為5.9%)為基的固溶體,其氮含量WN可在5.76.1%之間變化。g相是有序面心立方的間隙相,其硬度約為550HV。溫度高于680°C時,g相會轉(zhuǎn)變?yōu)閑相。4. e相 含氮范圍很寬的化合物,在500°C以下,e相的成分在Fe3N(WN為8.1)與Fe2N(WN為11.1)之間變化。e相是有序密排六方點陣的間隙相,顯微硬度約為250HV。5. z相 以Fe2N化合物為基的固溶體,氮含量WN在11.011.35之間變化。z相為具有斜方點陣的間隙相,性脆。當(dāng)滲氮后氮濃度高到足以出現(xiàn)z相時,滲氮層的脆性與它有

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