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离子氮化变形的控制
来源:互联网 qikanw | 许春青 刘岩
【分  类】 化工与理学
【关 键 词】
【来  源】 互联网
【收  录】 中文学术期刊网
正文:

  控制钢的离子氮化变形,是我公司离子氮化生产的关键,后经工艺改进等工艺攻关措施,解决了离子氮化件变形的现象,连续生产至今,其质量稳定可靠。 影响离子氮化变形的因素 1、离子氮化工艺参数的影响

  ①氮化温度

  当氮化温度偏高时,氮势过高,原始组织粗大,氮原子扩散能力增强,使氮化速度增快,氮化层深度加深,氮化变形较大,合金氮化物弥散度减小,引起氮化层表面氮浓度降低,表面硬度下降。

  ②氮化时间

  一般氮化时间越长,氮势高产生过厚渗层,就使氮化件变形加大。

  2、预先热处理对离子氮化变形的影响

  为了保证渗氮件心部有较高的综合力学性能,处理前一般结构钢应采用调质处理,调质回火温度不应过高,通常比渗氮温度高20-40℃,保温时间不宜过长。否则,零件在氮化过程中其心部组织及力学性能将发生变化。零件的变形无规律,变形量将无法控制。

  对于冲击性能要求低的零件也可采用正火,但正火的冷却速度不应太慢,断面尺寸较大的零件不宜正火。

  38CrMoAl钢应采用调质,否则渗层中易出现针状氮化物。

  3、装炉方式对氮化变形的影响

  离子氮化零件的升温主要是靠辉光放电自身加热,而对氮化特性有重要影响的炉内温度分布不均匀,为解决这一问题,在装炉时应注意,同炉处理的两件应为同种或表面积和重量之比接近的零件。零件至阳极的距离应大至相等,并大于30毫米。零件之间应留有足够大的距离并要求均匀。 控制氮化变形的一些措施 为了减少离子氮化变形,所采取以下措施均应保证:降低表面氮浓度,有效地减薄表面的ε 相厚度,减少氮化层中的氮浓度剃度;避免网状氮化物和针状氮化物的出现和析出;减轻波纹状氮化物的分布,从而达到降低氮化层脆性;提高同炉零件的温度的均匀性,达到硬度均匀,降低工件的变形。

  1、控制离子氮化工艺过程

  加热温度应根据零件材料表面及心部硬度、变形要求和零件结构等因素综合和考虑确定。经我们多次试验和改进后,现采用两段氮化工艺。

  两段离子氮化时,第一段由于采用较低的氮化温度,使两件表面获得浓度,高硬度致密的氮化层。进入第二段,由于采用教高的氮化温度,能提高氮原子向内层扩散的效果,从而有利于氮化表面层的氮浓度剃度的降低,有利于ε相得以减薄;有利于氮化层深度的增加;有利于氮化层脆性的减少。在进行扩散处理时,由于温度增高,进一步加强了扩散的效果,使氮化层脆性进一步降低起了显著的作用。但对氮化层的硬度影响不大。

  2、控制氮化前的预备热处理

  氮化前的预备热处理对氮化件的变形影响很大,为了获得均匀细致的索氏体组织和良好的综合机械性能、并消除机械加工应力,减少变形,合金结构钢氮化前要进行调质处理(淬火+高温回火)。对于锻件,为消除锻造应力,在调质处理前应进行正火或退火处理。38CrMoAl钢调质处理时,其淬火保温时间应长些,因为含铝的铁素体不易溶入奥氏体。含铝钢在加热时的脱碳倾向教为严重,因此调质处理的两件应留有足够的加工余量,以保证将全部脱碳层加工掉。

  对于细长、薄壁、形状复杂, 变量要求较高的精密零件,在精加工前应进行1-2次除应力处理,以消除机械加工引起的内应力,并保证组织稳定,除应力处理的加热温度应介于渗氮温度与回火之间,一般高于渗氮温度约30℃。

  3、优化装炉方式,保证炉内工件温度均匀

  为了解决离子氮化炉内工件温度可均这一问题,采取了以下改进措施:

  ①根据零件形状、尺寸、重量准备专用或通用吊挂工具及其它工具。长轴类零件一般采用吊挂,工件一端有C型(带螺纹)中心孔可与吊环螺钉相配,短的两件可叠放。各种工具必须与工件接触良好,不允许形成深的狭缝。一般吊挂的下部,叠放件的上部应增设辅助阴极或阳极,以保证零件的温度均匀性。

  ②优化工件之间和工件到各电极之间的距离;

  ③在零件温度偏低部位设置辅助阴极或辅助阳极。安放式样时应考虑温度和零件一致。

  结语

  我公司离子氮化在采取上述措施后,解决了离子氮化件氮化层硬度低,硬度不均匀,工件变形等现象,连续生产至今其质量稳定可靠。

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