|
氮化處理
（作者未知） 2009/5/7
又稱為擴(kuò)散滲氮。氣體滲氮在1923年左右，由德國人Fry首度研究發(fā)展并加以工業(yè)化。由於經(jīng)本法處理的制品具有優(yōu)異的耐磨性、耐疲勞性、耐蝕性及耐高溫，其應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大。例如鉆頭、螺絲攻、擠壓模、壓鑄模、鍜壓機(jī)用鍜造模、螺桿、連桿、曲軸、吸氣及排氣活門及齒輪凸輪等均有使用。
一、氮化用鋼簡介
傳統(tǒng)的合金鋼料中之鋁、鉻、釩及鉬元素對(duì)滲氮甚有幫助。這些元素在滲氮溫度中，與初生態(tài)的氮原子接觸時(shí)，就生成安定的氮化物。尤其是鉬元素，不僅作為生成氮化物元素，亦作為降低在滲氮溫度時(shí)所發(fā)生的脆性。其他合金鋼中的元素，如鎳、銅、硅、錳等，對(duì)滲氮特性并無多大的幫助。一般而言，如果鋼料中含有一種或多種的氮化物生成元素，氮化后的效果比較良好。其中鋁是最強(qiáng)的氮化物元素，含有0.85～1.5％鋁的滲氮結(jié)果最佳。在含鉻的鉻鋼而言，如果有足夠的含量，亦可得到很好的效果。但沒有含合金的碳鋼，因其生成的滲氮層很脆，容易剝落，不適合作為滲氮鋼。
一般常用的滲氮鋼有六種如下：
（1）含鋁元素的低合金鋼（標(biāo)準(zhǔn)滲氮鋼）
（2）含鉻元素的中碳低合金鋼 SAE 4100，4300，5100，6100，8600，8700，9800系。
（3）熱作模具鋼（含約5％之鉻） SAE H11 （SKD – 61）H12，H13
（4）肥粒鐵及麻田散鐵系不銹鋼 SAE 400系
（5）奧斯田鐵系不銹鋼SAE 300系
（6）析出硬化型不銹鋼17 - 4PH，17 – 7PH，A – 286等
含鋁的標(biāo)準(zhǔn)滲氮鋼，在氮化后雖可得到很高的硬度及高耐磨的表層，但其硬化層亦很脆。相反的，含鉻的低合金鋼硬度較低，但硬化層即比較有韌性，其表面亦有相當(dāng)?shù)哪湍バ约澳褪男浴Ｒ虼诉x用材料時(shí)，宜注意材料之特徵，充分利用其優(yōu)點(diǎn)，俾符合零件之功能。至於工具鋼如H11（SKD61）D2（SKD – 11），即有高表面硬度及高心部強(qiáng)度。
二、氮化處理技術(shù)：
調(diào)質(zhì)后的零件，在滲氮處理前須徹底清洗干凈，茲將包括清洗的滲氮工作程序分述如下：
（1）滲氮前的零件表面清洗
大部分零件，可以使用氣體去油法去油后立刻滲氮。但在滲氮前之最后加工方法若采用拋光、研磨、磨光等，即可能產(chǎn)生阻礙滲氮的表面層，致使?jié)B氮后，氮化層不均勻或發(fā)生彎曲等缺陷。此時(shí)宜采用下列二種方法之一去除表面層。第一種方法在滲氮前首先以氣體去油。然后使用氧化鋁粉將表面作abrassive cleaning 。第二種方法即將表面加以磷酸皮膜處理（phosphate coating）。
（2）滲氮爐的排除空氣
將被處理零件置於滲氮爐中，并將爐蓋密封后即可加熱，但加熱至150℃以前須作爐內(nèi)排除空氣工作。
排除爐內(nèi)的主要功用是防止氨氣分解時(shí)與空氣接觸而發(fā)生爆炸性氣體，及防止被處理物及支架的表面氧化。其所使用的氣體即有氨氣及氮?dú)舛N。
排除爐內(nèi)空氣的要領(lǐng)如下：
（1）被處理零件裝妥后將爐蓋封好，開始通無水氨氣，其流量盡量可能多。
（2）將加熱爐之自動(dòng)溫度控制設(shè)定在150℃并開始加熱（注意爐溫不能高於150℃）。
（3）爐中之空氣排除至10％以下，或排出之氣體含90％以上之NH3時(shí)，再將爐溫升高至滲氮溫度。
（3）氨的分解率
滲氮是鋪及其他合金元素與初生態(tài)的氮接觸而進(jìn)行，但初生態(tài)氮的產(chǎn)生，即因氨氣與加熱中的鋼料接觸時(shí)鋼料本身成為觸媒而促進(jìn)氨之分解。
雖然在各種分解率的氨氣下，皆可滲氮，但一般皆采用15～30％的分解率，并按滲氮所需厚度至少保持4～10小時(shí)，處理溫度即保持在520℃左右。
（4）冷卻
大部份的工業(yè)用滲氮爐皆具有熱交換幾，以期在滲氮工作完成后加以急速冷卻加熱爐及被處理零件。即滲氮完成后，將加熱電源關(guān)閉，使?fàn)t溫降低約50℃，然后將氨的流量增加一倍后開始啟開熱交換機(jī)。此時(shí)須注意觀察接在排氣管上玻璃瓶中，是否有氣泡溢出，以確認(rèn)爐內(nèi)之正壓。等候?qū)霠t中的氨氣安定后，即可減少氨的流量至保持爐中正壓為止。當(dāng)爐溫下降至150℃以下時(shí)，即使用前面所述之排除爐內(nèi)氣體法，導(dǎo)入空氣或氮?dú)夂蠓娇蓡㈤_爐蓋。
三、氣體氮化技術(shù)：
氣體氮化系於1923年由德國AF ry 所發(fā)表，將工件置於爐內(nèi)，利NH3氣直接輸進(jìn)500～550℃的氮化爐內(nèi)，保持20～100小時(shí)，使NH3氣分解為原子狀態(tài)的（N）氣與（H）氣而進(jìn)行滲氮處理，在使鋼的表面產(chǎn)生耐磨、耐腐蝕之化合物層為主要目的，其厚度約為0.02～0.02m／m，其性（未完，下一頁）
|
|
相關(guān)專業(yè)論文
|
|
|
推薦專業(yè)論文
|
|
|
|
|
|