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。

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　　表1几种材料渗氮效果比较(生产原始记录)

开炉时间 * W' L& A+ b9 D% \年.月.日

渗氮时间／ # Q2 k* i! @3 u+ I/ n: [0 ~0 n& Bh

38CrMoAl钢

40Cr钢

42CrMo钢

35CrMoV钢

20CrMnTi钢

20Cr钢

渗层／ mm

硬度 HV　10

渗层／ & c1 q, ^% ~; m/ A/ y7 U; n* rmm

硬度 7 D: @* x1 {- hHV　10

渗层／ - v5 Y; E* ~: {3 ]$ r5 g& N8 U$ h: tmm

硬度 $ M1 q+ z+ g- c# a& kHV　10

渗层／ . ]' N3 E1 y: w: ^mm

硬度 1 B" S2 x$ F1 Z5 j8 d$ |8 K& ^/ AHV　10

渗层／ + F5 j6 d3 a% J% Umm

硬度 HV　10

渗层／ mm

硬度 HV　10

1993.5.10 . ~" N+ p; ]" n/ V( O) ^' a( g& h1993.8.18 1994.1.10 1994.3.22 3 d* `: {) L9 H0 P1994.6.30

22 ) m9 Y! g2 D% d2 b2 V2 ^/ ]. U18 24 24 24

0.45 0.35 % u: u+ g3 ` C/ A4 Q0.43 0.40 + O. Z3 t# t' K0.48

1038 1104 1005 # z9 U1 ?# A9 v9 O1086 1062

0.90 0 J5 z2 g- i6 H! Q6 r1 Q1 |0.55 0.72 $ |$ X1 j, V9 g0.60 0.65

529 549 5 q% H+ u4 k2 O- {1 m- p/ \541 547 3 A2 A* X3 S* N% t581

0 q2 g/ G! c) A , v y% `: r2 C5 Q% F' a: ~/ i + t8 F \6 K; m6 @/ _, N 0.70

$ H; u3 ]. B: L; }* D ( S2 L, Q+ R8 e 655

" o# ?6 m/ U3 n6 N5 c3 D: D$ }1 K0.51 # D0 {$ u- c2 H& E 0.55 * G5 ]! K7 B+ f0.53

698 * t, w' K2 C# ?8 D 699 2 Y4 Q8 c- ?) q) x698

0.50

733

' ?- D. [. q' C% [+ _5 B0.98

* s5 p! u$ ?4 k$ u 576

% U! o- H+ S/ z9 i. x8 ?6 g

　　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。