硬氮化和软氮化工艺等方面的比较

发布者: 发布时间:2016/8/30 13:45:01 阅读:次 【字体:

     我在外工作多年,在工作中经常会遇到客户送来的产品需要氮化处理。但当我们问到是氮化或软氮化时,他们就不知到了。因为他们都是机械设计方面的技术人员,对热处理知识了解的不是太多。所以,我们就得耐心的给他们讲解氮化和软氮化的区别和性能,包括生产成本等等。所以,有必要将氮化和软氮化的工艺特点及主要应用范围进行了整理,供机械设计方面的工程技术人员在产品设计过程中参考

软氮化

  一、 硬氮化和软氮化方法、特点及主要应用范围。

  方法渗层深度及组织特点主要应用范围

  渗 氮0.02~0.8mm,合金氮化物及含氮固溶体表面硬度高(650~1200HV),红硬性、耐磨性、抗蚀性及抗咬合性能好。处理温度低,零件变形小。飞机及精密机床的传动齿轮、轴、丝杠等零件。软氮化对提高工模具寿命特别有效,而且适用于各种钢材及铸铁,可用于表面耐磨及尺寸要求精密的各种零件。

  氮碳共渗

  (软氮化)0.2~0.5mm,氮化物及含氮固溶体。

  二、 国家标准对软氮化和硬氮化工艺方面的要求:

  1、 GB/T18177-2000《钢的气体渗氮》(硬氮化)根据不同的渗层有多种工艺供选择。

  2、 ⑴JB/T4155-1999《气体氮碳共渗》(软氮化)一般只有一个工艺范围供选择,常用的共渗温度为540-570℃,保温2-4H,处理过程要注意炉温波动及渗剂的加入量;工件进炉后,排气速度宜快,升温速度要控制,必要时可采取预热措施。

  ⑵对表面色泽有要求的工件,在升温阶段及共渗后冷却过程中,必须在渗氮气氛或其它保护气氛中进行。

  三、 检测方面:

  1、 GB/T18177-2000《钢的气体渗氮》中检验方法中规定:

  ⑴裂纹、开裂等可用肉眼判别,也可采用磁粉或渗透探伤等方法鉴别。

  ⑵表面硬度检验:根据产品要求以及渗层深度采用不同的负荷。

  ⑶渗层脆性检验:共5级,一般零件1-3级合格,重要零件1-2级合格。

  ⑷渗氮层疏松检验:共5级,一般零件1-3级合格,重要零件1-2级合格。

  ⑸渗氮扩散层中氮化物检验:共5级,一般零件1-3级合格,重要零件1-2级合格。

  2、 JB/T4155-1999《气体氮碳共渗》(软氮化)中检验方法中规定:

  ⑴表面硬度及渗层深度见下表

  序号材料类别表面硬度(HV0.1)渗层深度

  化合物层扩散层

  1碳素结构钢HV≥4800.008-0.025≥0.20

  2合金结构钢HV≥5500.006-0.020≥0.15

  3球墨铸铁HV≥5500.005-0.020≥0.10

  气体氮碳共渗后的表面硬度和渗层深度

  ⑵化合物疏松层是其必检项目。共5级,一般零件1-3级合格,重要零件1-2级合格。

  四、 软氮化和硬氮化之间的比较:

  1、 渗层组织:软氮化后的渗层组织与气体氮化相似,由化合物层和扩散层组成。但由于软氮化表面层中没有ξ相,即渗层中的化合物层不是Fe2N,而是含有一定量碳的Fe3N,这种化合物的脆性较小,故一般软氮化的化合物层韧性较好(这也是标准中不检验脆性的原因)。所以,渗层脆性较小。次层是含氮的扩散层。合金钢渗层中还有合金氮化物,其性质较稳定,但渗层较碳钢浅。

  2、 软氮化后的表面硬度与气体氮化相接近。对碳钢来说,可获得较高的表面硬度。

  3、 耐磨性:软氮化能显著提高零件的耐磨性,为不仅由于氮化物本身具有高的硬度和耐磨性,而且软氮化使表面摩擦系数大幅度下降。软氮化渗层还具有良好的抗咬合能力。

  4、 软氮化可以大大提高零件的疲劳强度,这是由于固溶强化与表层压应力的作用。一般可提高60-80%,低合金钢可提高30-50%,铸铁提高20-60%。

  5、 由于活性碳原子的存在对氮化起着催渗作用,从而使软氮化速度比气体氮化大为提高,但软氮化在1-3小时内增加最快,超过6小时渗层深度增加极微。表面硬度也在2-3小时内出现最大值。所以软氮化时间一般采用2-3小时。

  6、 一般软氮化都采用快冷的方式冷却(一般油冷),而且快冷和缓慢冷却对于碳钢及低合金钢来说,两者都要相差10HRC左右。所以,软氮化快冷较好,但变形大。

  7、 气体软氮化的不足之处是渗层较薄,硬度梯度比较陡,不宜在重载条件下工作。但对一些不承受大载荷不需要抗疲劳、耐磨、抗咬合的零件,软氮化的效果十分显著。

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