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模具钢材渗氮处理的步骤和不同方式
来源: | 作者:东启特钢 | 发布时间: 2021-05-11 | 120 次浏览 | 分享到:
模具钢材渗氮处理的步骤和不同方式
  模具钢材渗氮处理的步骤和不同方式

  零件应在渗氮处理前清洗干净

  大多数零件在用气体去油后可以立即氮化。部分零件最好用汽油清洗,但如果渗氮前的最终加工方法采用抛光、打磨、抛光,可能会产生阻碍渗氮的表层,导致渗氮后渗氮层不均匀或弯曲等缺陷。此时,应采用以下两种方法之一去除表层。第一种方法是在渗氮前用气体去油。然后用氧化铝粉做表面磨料清洗。第二种方法是在表面涂覆磷酸盐涂层。
模具钢
  氮化炉排气

  待处理的零件放入氮化炉中并密封炉盖后可以加热,但在加热到150℃之前必须将炉内空气排出。

  清除炉的主要作用是防止氨气分解时爆炸性气体与空气接触,防止处理后的物体和支架表面氧化。使用的气体是氨和氮。

  消除炉内空气的要点如下:

  (1)加工好的零件安装好后,密封炉盖,开始通入无水氨气,尽可能保证流量。

  (2)将加热炉自动控温设定在150℃,开始加热(注意炉温不应高于150℃)。

  (3)当炉内空气排出量低于10%或排出气体中NH3含量超过90%时,炉温升至渗氮温度。

  渗氮是通过扩散与初生态氮接触的其他合金元素来进行的,但是初生态氮的产生促进了氨的分解,因为当氨与加热的模具钢材接触时,钢本身变成了催化剂。

  虽然可以在各种分解速率的氨气下氮化,但一般采用15~30%的分解速率,氮化所需的厚度至少保持4~10小时,处理温度保持在520℃左右。

  降温

  大多数工业渗氮炉都装有热交换器,以便在渗氮后快速冷却加热炉和待处理零件。即渗氮完成后,关闭加热电源,使炉温降低50℃左右,然后将氨的流量加倍,然后启动换热器。此时需要观察连接排气管的玻璃瓶内是否有气泡溢出,以确认炉内正压。在引入炉内的氨气稳定后,可以降低氨的流速,直到保持炉内的正压。当炉温降至150℃以下时,只有通过上述的从炉中排出气体的方法引入空气或氮气后,才能打开炉盖。

  最后,我们将解释氮化处理的几种方式。

  气体氮化

  气体渗氮系统是由法国在德国于1923年出版的。将工件放入炉中,将NH3气体直接送入500~550℃的氮化炉中进行20~100小时的氮化处理,使NH3气体分解为原子(N)气和(H)气进行氮化处理。主要目的是在钢表面形成一层耐磨耐蚀的复合层,厚度约为0.02。其性能为极硬Hv 1000~1200,极脆。NH3的分解速率取决于流速和温度。流速越高,分解率越高。温度越高,分解率越高。温度越低,分解率越低。NH3气体在570℃热分解如下:

  NH3→〔氮〕铁+3/2 H2.

  分解的氮扩散到钢的表面形成。Fe2-3N气体渗氮的普遍缺点是硬化层薄,渗氮时间长。

  气体氮化由于分解NH3的氮化效率低,所以适合氮化的钢种,如含有铝、铬、钼等氮化元素的钢种。否则不能进行氮化,一般采用JIS、SACM1新JIS、SACM645、SKD61进行强化回火,也叫调质。因为Al,Cr,Mo等。都是提高转变点温度的元素,淬火温度高,回火温度高于普通建筑用合金钢,属于氮化NH3气体氮化,由于表面粗糙、坚硬、易碎,长期难以磨削,不经济,用于塑料注射成型机的进料管和螺杆的氮化。

  液体氮化

  液体软氮化的主要区别是氮化层中有Fe3Nε相和Fe4Nr相,但没有Fe2Nξ相氮化物。ξ相化合物硬脆,在渗氮处理中比韧性氮化物差。液体软氮化的方法是将工件先除锈、脱脂、预热,然后放入氮化坩埚中,以TF-1为主盐剂,加热至560~600℃。渗氮层的深度根据工件上的外力载荷来确定。处理时,必须在坩埚底部通入一根空气管,用一定量的空气氮化剂分解CN或CNO,向工作面渗透扩散,使工件表面最外层化合物为8-9wt%的N和少量的C及扩散层,氮原子扩散到α-Fe基中,使钢件更耐疲劳。在渗氮期间,由于CNO的分解和消耗,应保持在6-8

  液态软氮化处理的材料为铁金属,氮化后表面硬度随al、Cr、Mo、Ti元素的增加而增加,含金量越多,氮化深度越浅,如碳钢Hv 350~650,不锈钢Hv 1000~1200,氮化钢Hv 800~1100。

  液体软氮化适用于耐磨、耐疲劳的汽车零部件、缝纫机、照相机等。,如气缸套处理、气门处理、活塞气缸处理以及不易变形的模具。采用液体软氮化的国家包括西欧国家、美国、苏俄和日本。

  离子氮化

  方法如下:将工件放入氮化炉中,预先将炉抽真空至10-2~10-3乇(㎜-Hg),然后通入N2气体或N2+H2混合气体,将炉调至1-10乇,将炉体与阳极连接,将工件与阴极连接,在两个电极之间施加几百伏的直流电压,此时炉内的N2气体产生明亮的放电变成正离子,向工作面移动。瞬间阴极电压急剧下降,使正离子高速冲向阴极表面,动能转化为气体能量,使工件表面温度上升。氮离子撞击后,铁等元素。碳氧飞溅到工件表面,与氮离子结合形成FeN,氮化铁逐渐吸附在工件上,产生氮化。离子氮化基本使用氮气,但如果加入碳化氢气体可以进行离子软氮化。但一般称为离子渗氮处理,通过改变炉内填充的混合气体(N2+H2)的分压比,可以调节工件表面的氮浓度。进行纯离子渗氮时,工作表面单相r'(Fe4N)结构含有5.7~6.1%wt的N,厚层在10μn以内,这种化合物层坚韧而非多孔,不易脱落。由于氮化铁不断被工件吸收扩散,由表及里的结构为FeN→Fe2N→Fe3N→Fe4N,单相ε(Fe3N)的n含量为5.7~11.0 wt%,单相ξ(Fe2N)的n含量为11.0~11.35 wt%。加入碳化氢体系,离子渗氮生成R相,然后成为ε相的化合物层和扩散层。由于有扩散层,ε相是最好的刻蚀性能。

  离子氮化处理的程度可以从350℃开始。考虑到材料的选择及其相关的机械性能,处理时间可以从几分钟到很长时间。这种方法不同于以前通过热分解的化学反应进行渗氮的处理方法。这种法律体系使用高离子能量,所以不锈钢、钛、钴等过去被认为难以处理的材料也可以简单地进行优异的表面硬化处理。
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