氮化是向钢的表面层渗入氮原子的过程,其目的是提高表面硬度和耐磨性,油缸热处理,以及提高疲劳强度和抗腐蚀性。它是利用氨气在加热时分解出活性氮原子,被钢吸收后在其表面形成氮化层,同时向心部扩散。氮化通常利用专门设备或井式渗碳炉来进行。适用于各种高速传动精密齿轮、机床主轴(如镗杆、磨床主轴),高压油缸热处理,高速柴油机曲轴、阀门等。
氮化工件工艺路线:锻造-退火-粗加工-调质-精加工-除应力-粗磨-氮化-精磨或研磨。由于氮化层薄,并且较脆,因此要求有较高强度的心部***,所以要***行调质热处理,获得回火索氏体,提高心部机械性能和氮化层质量。钢在氮化后,不再需要进行淬火便具有很高的表面硬度大于HV850)及耐磨性。氮化处理温度低,变形很小,它与渗碳、感应表面淬火相比,变形小得多
1.对于有高硬度、高耐磨性和高韧性要求的塑料模具,要选用渗碳钢来制造,并把渗碳、淬火和低温回火作为终热处理。
2.对渗碳层的要求,一般渗碳层的厚度为0.8~1.5mm,当压制含硬质填料的塑料时模具渗碳层厚度要求为1.3~1.5mm,压制软性塑料时渗碳层厚度为0.8~1.2mm。渗碳层的含碳量为0.7%~1.0%为佳。若采用碳、氮共渗,则耐磨性、耐腐蚀性、防粘性就更好。
3.渗碳温度一般在900~920℃,复杂型腔的小型模具可取840~860℃中温碳氮共渗。渗碳保温时间为5~10h,具体应根据对渗层厚度的要求来选择。渗碳工艺以采用分级渗碳工艺为宜,即高温阶段(900~920℃)以快速将碳渗入零件表层为主;中温阶段(820~840℃)以增加渗碳层厚度为主,这样在渗碳层内建立均匀合理的碳浓度梯度分布,便于直接淬火。
4.渗碳后的淬火工艺按钢种不同,渗碳后可分别采用:重新加热淬火;分级渗碳后直接淬火(如合金渗碳钢);中温碳氮共渗后直接淬火(如用工业纯铁或低碳钢冷挤压成形的小型精密模具);渗碳后空冷淬火(如高合金渗碳钢制造的大、中型模具)。
油缸热处理适用钢材广、渗速较快,操作简单,变形小,渗层脆性小但较薄,而气体渗氮表面硬度较高,渗层较厚,液压油缸热处理,但操作周期长,渗层脆性较大。油缸热处理生产应用中,两者都不同程度地受到限制。为发挥两种工艺的优点,并克服其不足本公司试验一种“油缸热处理”工艺,即先用纯氨进体渗氮,形成化合物层和过渡层,然后再进体软氮化,形成氮碳化合物层,使工件表层获得较深且塑性较好的渗氮层。实践证明,油缸热处理重现性好,低压油缸热处理,操作简便,工件变形小,成本低,是一种有发展前途的工艺方法。
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