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。

4 j0 d2 d; H1 ]4 d5 Q 5 Q* x( ~- D2 ?3 Q

　　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。

& `& B* V% k! `, b, V - H" t& T: }. {; v5 o

　　表1几种材料渗氮效果比较(生产原始记录)

开炉时间 " c, c+ W4 g+ ^, d! X: U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 K$ e' U$ n6 `$ v1 ?mm

硬度 * F; p0 l6 o, j3 ~, |3 CHV　10

渗层／ & m$ `- D1 Z7 l. z o& Lmm

硬度 HV　10

渗层／ mm

硬度 ) W" r* T: T) `" G( J1 gHV　10

渗层／ ) {0 z5 h6 [+ l0 r% ]mm

硬度 % ~8 H" f5 N, ^2 S9 H+ k* K XHV　10

渗层／ , t* ?) U8 s6 E8 N0 N8 j2 rmm

硬度 HV　10

1993.5.10 1993.8.18 ) B% ^0 v m* m! A1994.1.10 1994.3.22 1994.6.30

22 18 7 k2 K5 b; @+ U w1 ~, ]+ f8 W24 24 24

0.45 ' c) [# T" t" Z- U/ K2 N5 ^0.35 - R4 U8 V: _! ^+ g, o0.43 ) g" e6 b# x4 T6 Q5 y: t0.40 0.48

1038 ' G. [4 J" {0 ]1104 1005 1086 1062

0.90 ( ?! q+ R" J, j( N3 K! R- H7 f0.55 0.72 ' N+ g+ u3 I. }9 r, U0.60 7 |! |6 B# x0 X$ _/ N- R0.65

529 549 6 U9 E$ R# V! }5 Z8 c- ]541 6 a0 |2 d4 `! I547 581

% i2 ]$ y+ R% w% D, s 7 B/ |, V) ]2 B: E. N: [6 X0.70

8 u$ X' M9 U6 w& n) ?. @ / n: e" Z5 L" D, g: M+ r$ A655

1 B5 ^3 F+ P' e0 A9 ^/ {2 E# J; P0.51 9 T/ \! J0 Q) R3 Y. Z 6 s2 t- r' k" \0 m6 [. b3 ]5 ~0.55 8 R: g" T8 ]7 @ |( Q9 o( k0.53

698 3 V) ]1 h/ c2 Y, R699 698

0.50

733

5 U, n6 P9 x# w& L2 o 0.98

; v3 z) ^5 i: {/ w0 P 576

　　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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