气体渗氮是在一定的温度下使介质中的氮原子渗透在工件的表面,是属于化学热处理工艺的一种,气体渗氮又可以称之为氮化,根据所用介质的工艺参数不同。
气体渗氮的主要目的是提高零件的表面硬度,耐磨性、抗疲劳性,耐腐蚀性、热硬性和抗咬合性。
气体渗氮的工件变形量,是根据工件的大小形状来控制渗氮温度和渗氮时间,一般常规渗氮温度在480-600度之间进行,介质可以采用NH3+NH2混合气体,气体硬氮化时间周期长(30H以上),其表面硬度高,耐磨性强,但脆性也比较大,对此可以采用稀土共渗氮法,在气体渗氮时加入稀土元素,能够活化工件表面,加快氮原子的吸收速度,改善表面组织,使氮化物分布的密小弥散,避免氧化物沿晶界偏聚及脉状组织的产生,能够有效提高工件表面硬度,稀土共渗氮可以提高15℅-20℅的速度,可以缩短生产周期,降低能耗,节约成本,改善表面组织及耐磨性。38CRMOAL氮化钢经稀土共渗氮法,表面渗氮要求深度为0.4MM时,稀土共渗法只需18H-20H可以达到,而常规渗氮需要40H,而稀土共渗比气体硬氮化脆性也小,(级别为0-1及而硬氮化为1及),如42CRMO在达到相同渗层深度的时间比硬氮化要缩短2∕3的时间,由此看来稀土共渗氮比常规氮化要所获得硬度要高,时间要短,可以节约成本。
42CRMO常规硬氮化与稀土共渗氮工艺对比图
工艺 | 渗氮温度℃ | 氨气分解率℅ | 渗层深度∕MM | 工艺时间∕H |
常规渗氮 | 520 | 30-50 | 0.542 | 70 |
稀土共渗氮 | 520 | 30-50 | 0.547 | 45 |
42CRMO稀土共渗氮与常规渗氮的硬度梯度对比