材料、装炉量和氨分解率对气体渗氮效果的影响

HEATS

　　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 年.月.日

渗氮时间／ h

38CrMoAl钢

40Cr钢

42CrMo钢

35CrMoV钢

20CrMnTi钢

20Cr钢

渗层／ mm

硬度 HV　10

渗层／ 3 o/ V+ W, F8 b" |' @mm

硬度 HV　10

渗层／ 0 |. v0 z3 f0 A s7 S# z: d( emm

硬度 HV　10

渗层／ mm

硬度 HV　10

渗层／ mm

硬度 HV　10

渗层／ mm

硬度 . a: o6 a) @) }$ kHV　10

1993.5.10 V& Y: r) f, m7 d1993.8.18 1994.1.10 / r# }% Z: _* @1994.3.22 " P; q" q- d5 w& |1994.6.30

22 18 7 g% a" p) e3 J1 @0 V" f24 $ G1 t9 t. [: z2 C, ?& U$ F24 24

0.45 0.35 0.43 0.40 0.48

1038 1104 1005 4 W6 _/ w, x w; s# W1086 1062

0.90 . H5 i& W. r! k( b1 j0.55 0.72 0.60 - d8 S$ e0 N: c0.65

529 549 541 547 0 ?& X: \4 w- ^) h581

4 V+ a- H: P6 n4 E: j& d+ x 2 P0 [" R6 S: r8 M& {; E* C" t9 P0.70

7 |+ e; [1 O( ] : K% i: }$ G1 Z" N! C 655

/ U! k0 m+ r, T5 ]$ C0.51 4 y N j9 {9 ?# P% w 0.55 6 o$ P, r6 ^+ [2 Y/ b0 l; G6 R) A4 r0.53

698 ~4 B; M) N3 J% J& `' [; P 699 * L6 f7 L0 x2 q5 w698

0.50

733

: j: S: V% L( V) ?1 T* ^, y 9 }" R% q9 z9 C5 y9 H: y% A) n0.98

: d5 A8 ~+ b a! ` 9 C: t9 u; ?% _576

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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。