材料、装炉量和氨分解率对气体渗氮效果的影响

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　　笔者结合多年的生产实践，总结了工件材料、装炉量和氨分解率等因素对气体渗氮效果的影响，并且为保证渗氮质量提出了相应的措施。

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　　1气体渗氮的材料选择

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　　传统气体渗氮和离子渗氮一直将38CrMoAl钢作为渗氮专用钢。如今这一观念已经受到生产实践和渗氮工艺发展的冲击，38CrMoAl钢并不是渗氮用钢的最佳选择。

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　　表1所列数据表明，同等条件下，38CrMoAl钢渗氮的最大优势是硬度高，但其渗氮速度远不如40Cr、42CrMo、35CrMoV、20CrMnTi等钢材。38CrMoAl钢渗氮不仅渗速慢，而且脆性大，难以控制。而40Cr、42CrMo、35CrMoV等不含Al的合金结构钢，渗氮不但能获得渗层与硬度的较佳配合，渗速较38CrMoAl钢快，而且渗层一般没有脆性或脆性易于控制。

　　表1几种材料渗氮效果比较(生产原始记录)

开炉时间 ! v$ Y& ?3 ^! S% N年.月.日

渗氮时间／ 0 d7 {! j$ l6 F5 T$ t) u7 \) Y7 Mh

38CrMoAl钢

40Cr钢

42CrMo钢

35CrMoV钢

20CrMnTi钢

20Cr钢

渗层／ * U) C' r# v6 I" u' Pmm

硬度 * U3 f' l+ {$ i. X: S9 p; @" rHV　10

渗层／ 7 \$ z& u3 G$ ]# r( I' u, x/ N5 Lmm

硬度 HV　10

渗层／ mm

硬度 4 ^5 s. i) q+ T0 M0 OHV　10

渗层／ 1 `0 y4 m( {4 O" D% Umm

硬度 / H r# }' y" ~; E; G6 b; [HV　10

渗层／ - ?& M& A( B7 f8 O6 C, T$ T& ?3 Pmm

硬度 HV　10

渗层／ mm

硬度 HV　10

1993.5.10 1993.8.18 6 M1 J& v9 ?8 X9 ~0 L# m1994.1.10 - @0 C" ^( x a: I# B1994.3.22 1994.6.30

22 . `4 l0 r7 l% C% b. ]18 24 0 z" J3 r" [5 o7 w24 ) G; z' Q! g# j- b* b2 l24

0.45 0.35 : u) m- J$ O) C# M1 q0 I0.43 " i( g# n1 {/ m- Q) H# h- @( T0.40 * ^0 N9 z( s% s" D& e0.48

1038 1104 1005 0 T( y" O" M( Q m1086 1062

0.90 I' O' d3 E# J1 K4 \/ H0.55 0.72 % f3 Z) v& v- N% n0.60 0.65

529 , Z0 ?; R( X# @/ h' u549 541 547 581

( u- ^ z' y4 K& o) D 0.70

7 l8 C2 C# i# i9 [- Q: E # B ?3 h& L- D 655

, B1 _3 f9 c$ l w* k' m0 m; T0.51 0.55 0.53

' a2 P; i/ b- Q2 @7 x6 r$ B% ]$ p698 ( A: U1 z4 a0 T 699 - d# z4 B- ~; v( T' u- I5 O: r698

0.50

733

7 |% E8 @6 I3 D m. D+ J( ]' S, r3 d# I0.98

. z9 H+ F8 f$ m; U ]* `" i 7 E2 d2 `* @3 V576

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　　认为V、Ti、Mo和Cr能显著提高氮在α相中的溶解度并能形成这些元素的氮化物；Al和Si不能改变氮在α相中的溶解度，渗氮时也不能形成氮化物。内渗氮层(扩散层)的强化主要由于析出合金元素的氮化物提供，合金元素与氮的亲合力按如下顺序递降：Zr、Ti、Ta、Al、V、Cr、Mo、W、Mn、Fe。常规合金钢元素中，如果排除Al元素，含Ti、V、Cr、Mo的合金钢应是较好的渗氮用钢。

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