常用材料離子滲氮(共10頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上材 料原 始 組 織離 子 滲 氮 結(jié) 果常用滲氮溫度范圍類別序號(hào)牌 號(hào)預(yù)先熱處理硬 度表面硬度HV5深 度化合物層（m）總深（mm）碳1純鐵退 火1301501020520570鋼210；15原 材 料3004001020345正 火25040010204T10球化退火2003001020合518CrNiW6508500.200.50520550金618CrMnMoB調(diào) 質(zhì)6508500.200.50結(jié)718Cr2Ni4WA調(diào) 質(zhì)HRC276008000.200.50構(gòu)820Cr正 火HB170/1906007500.200.50鋼調(diào) 質(zhì)HB190/21055075

2、00.200.50920CrMnTi正 火HB180/2006508000.200.50調(diào) 質(zhì)HB200/2206008000.200.501020Cr2Ni4A調(diào) 質(zhì)HRC15/325506500.200.501125CrMoV調(diào) 質(zhì)6008000.200.501225Cr2MoV調(diào) 質(zhì)7008500.200.501330CrNi3調(diào) 質(zhì)5006500.200.501435CrMo調(diào) 質(zhì)HRC325007000.200.50調(diào) 質(zhì)HRC255006500.200.501535CrMoV調(diào) 質(zhì)HB280/3205507000.200.501635CrMnSi調(diào) 質(zhì)HB2505007000.20

3、0.50材 料原 始 組 織離 子 滲 氮 結(jié) 果常用滲氮溫度范圍類別序號(hào)牌 號(hào)預(yù)先熱處理硬 度表面硬度HV5深 度化合物層（m）總深（mm）合1735CrMnTi正 火6507500.200.50520550金1835SiMn2MoV超聲硬度HRC48/520.200.50結(jié)1940Cr正 火HB200/2205007000.200.50構(gòu)調(diào) 質(zhì)HB210/2405006500.200.50鋼20Y40Mn冷 軋4005500.200.502140MnB4005000.200.502240CrNiMo調(diào) 質(zhì)HRC26/274506500.200.502340CrMnMo調(diào) 質(zhì)HB220/25

4、05507000.200.502440Mn2調(diào) 質(zhì)4005500.200.502542CrMo調(diào) 質(zhì)HRC29/325507000.200.502645MnMoB調(diào) 質(zhì)HB2504505500.200.5027PCrMo調(diào) 質(zhì)HRC30/405007000.200.5028PcrNi3Mo調(diào) 質(zhì)HRC32/384506000.200.50滲2925Cr2MoAl調(diào) 質(zhì)HV26085011000.300.60 二段：520/530+560/580氮3030CrMoAl正 火HB207/21785010500.300.60 520550鋼調(diào) 質(zhì)HB217/2238009000.300.603130

5、CrMnAl正 火HB187/21780010000.300.60調(diào) 質(zhì)HB223/2287508500.300.603238CrMoAl調(diào) 質(zhì)HB26085012000.300.60 二段：520/530+560/580 540580材 料原 始 組 織離 子 滲 氮 結(jié) 果常用滲氮溫度范圍類別序號(hào)牌 號(hào)預(yù)先熱處理硬 度表面硬度HV5深 度化合物層（m）總深（mm）工3325CrNi3MoAl調(diào)質(zhì)+時(shí)效HRC40100011500.150.30520550模3425Cr3Mo3VNb調(diào) 質(zhì)HRC48100011050.150.30具353Cr2W8一般退火HB20085010000.150.

6、30鋼球化退火HB2866509000.150.30調(diào) 質(zhì)HB39685010000.150.30淬火+回火HRC45/47100012000.100.25365CrNiMo退 火5506500.200.40調(diào) 質(zhì)HRC416007500.200.40375CrMnMo調(diào) 質(zhì)HRC416509000.200.40385Cr2NiMoV調(diào) 質(zhì)HRC418009500.150.30398Cr2MnMoWVS調(diào) 質(zhì)HRC4585010500.150.30409Mn2V淬火+回火HRC404506000.200.4041CrWMn退 火3505500.200.40調(diào) 質(zhì)HB2604506500.200

7、.40淬火+回火HV8508809200.150.2542GCr15軋 制3004500.200.40淬火+680回火HRC274004500.200.40淬火+530回火HRC385506500.200.4043Cr12退 火5506500.100.20淬火+回火HRC5085011000.100.2048052044Cr12MoV退 火HB207/2208509500.100.20520550淬火+回火HRC59/62100012000.100.20470500材 料原 始 組 織離 子 滲 氮 結(jié) 果常用滲氮溫度范圍類別序號(hào)牌 號(hào)預(yù)先熱處理硬 度表面硬度HV5深 度化合物層（m）總深（m

8、m）工45W6Mo5CR4V2淬火+回火HRC65HV0.1100013000.020.10480520模具46W18Cr4V淬火+回火HRC65HV0.1100013000.020.10鋼47M42淬火+回火HRC68120014000.020.10不481Cr18Ni9Ti固 溶HV16295012000.080.15580620銹491Cr18Ni11Nb固 溶H080.15560580耐50174Pb固溶時(shí)效HV44095012000.080.15560600酸512Cr13調(diào) 質(zhì)HV24095012000.100.30鋼523Cr17MoHB280/3409

9、5012000.100.30534Cr9Si2淬火+740回火HRC3195012000.100.30520560544Cr14Ni14W2MoHV23270010500.060.12540600554Cr14Ni24Ti2MoAlVB淬火+時(shí)效HV400100012000.050.10580620569Cr18退 火HV23290011000.120.20560600淬火+回火HRC52110013500.050.1057Cr26Mo1軋 制HV200超聲硬度HRC50/700.080.20二段：550+650/750鑄58HT20-40鑄 態(tài)HB2033005005150.100.3054

10、0580鐵59QT60-2正 火HB2414007005150.100.3060CrMoCu鑄 態(tài)HB2553004505150.100.30鈦61TA2（純鈦）退 火HV160/190HV0.0585016000.050.25800950合62TA7（鈦合金）退 火HV330/350HV0.18000.050.20金63TC4（鈦合金）退 火HV280/320HV0.0585016000.050.20材 料原 始 組 織離 子 滲 氮 結(jié) 果常用滲氮溫度范圍類別序號(hào)牌 號(hào)預(yù)先熱處理硬 度表面硬度HV5深 度化合物層（m）總深（mm）粉64純 鐵 系密度6.07.2g/CmHV135/57HV

11、1456650.180.60560580末65Fe+0.5%C密度6.5g/CmHV160HV18260.100.50冶66Fe+0.5%C+1.5%Cu密度6.5g/CmHV175HV111060.100.50金67Fe+0.5%C+1.0%Cr密度6.5g/CmHV190HV1170110.050.40+0.25%Mo+0.6%Mn其68Ni36CrTiAl彈性合金5006000.060.10560600他69FeCeAl合金消噪合金11001400520560新工藝大幅提高氮化滲層或縮短氮化工藝時(shí)間。   本企業(yè)通過長時(shí)間研究，多次實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)一種新的工藝方式。在單位時(shí)

12、間內(nèi)大幅度提高滲層或縮 短工藝時(shí)間上有了極大的提高。主要使用了改變工藝和介質(zhì)的兩中方式。  典型材料和實(shí)驗(yàn)結(jié)果：  注：實(shí)驗(yàn)過程為保證結(jié)果統(tǒng)一性，是按照同一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。本公司可根據(jù)客戶技術(shù)需要調(diào)整工藝 時(shí)間。 脈沖等離子體滲氮技術(shù) 滲氮是在一定條件下將氮滲入金屬表面從而提高金屬材料表面綜合機(jī)械性能的一種表面熱處理方法。它廣泛用于鑄鐵、碳鋼、合金鋼、不銹鋼及鈦金屬等材料的表面強(qiáng)化、提高材料表面硬度、抗疲勞強(qiáng)度、抗腐蝕性能和抗粘接能力。一、常用的滲氮方法 常用的滲氮方法有：固體滲氮、液體滲氮、氣體滲氮、脈沖氣體滲氮（氣體周期改

13、變）、直流等離子體滲氮（又稱輝光離子氮化）、脈沖等離子體滲氮（電源周期供電）等。從滲入的機(jī)理來看，主要有兩大類： 第一類基于濃度梯度：如固體滲氮（已很少采用）、液體滲氮、氣體滲氮等，這類滲氮通常采用電爐將采用的含氮介質(zhì)加熱，通過含氮介質(zhì)傳遞熱能夠，使被處理零件達(dá)到處理溫度，以濃度梯度作為氮元素滲入的驅(qū)動(dòng)力。第二類基于電場的作用：如直流等離子體滲氮、脈沖等離子體滲氮等。在一定的真空條件下，通過微量的含氮?dú)怏w，利用輝光放電產(chǎn)生電子和離子，離子直接轟擊零件傳遞熱能，使被處理零件達(dá)到處理溫度，通過離子、活性原子與表面的復(fù)雜作用將氮元素滲入金屬表面。近年來人們通過嘗試在真空容器內(nèi)周期性供氣來改善滲氮結(jié)果

14、也獲得了成功。其加熱方式應(yīng)歸與第一類，這類方式通過氣體周期性的變化，能獲得更多的活性原子一定程度上改變了滲氮效果，與基于電場的作用有某種類似。無論是基于第一類還是第二類滲氮原理，盡管氮元素與零件的表面相互作用不盡相同，但在滲入金屬內(nèi)部后滲層深度的增長仍然符合擴(kuò)散定律。二、各種滲氮方法優(yōu)缺點(diǎn)比較 我們把幾種滲氮方法的特點(diǎn)比較列入下表： 滲氮方法加 熱 方 式  能 耗 環(huán) 境  污 染表 面  脆 性 運(yùn) 行  成 本 操 作 方 式處 理  時(shí) 間 液體滲氮 間 接 中 等 嚴(yán) 重 一 般高較復(fù)雜短 氣體滲氮 間

15、接 高 輕易 脆 中 簡 單長 直流滲氮 直 接 低 無 好 低 復(fù) 雜 短 脈沖滲氮 直 接 最 低 無 好 最 低 復(fù) 雜 短脈沖氣體滲氮間 接中 等 輕 一 般 中 簡 單 較 長  在等離子體滲氮工藝產(chǎn)生以前，主要的滲氮方式為：液體滲氮、氣體滲氮。 早期的液體滲氮方式含氰化物。由于需在滲氮鹽中加入帶有巨毒的氰化物，勞動(dòng)條件惡劣，環(huán)境污染嚴(yán)重。上個(gè)世界末，很多國家明令禁止在鹽浴成分中使用氰化物作為添加劑。目前的液體滲氮方法已不含氰化物，但需要經(jīng)常測試、調(diào)整成分，工藝復(fù)雜。液體滲氮設(shè)備投資小，每爐處理時(shí)間短，處理結(jié)果均勻，變形相對(duì)較大，組織結(jié)構(gòu)比較疏松，防腐性能差，最主要的還是產(chǎn)

16、生大量廢鹽，處理成本高。氣體滲氮是將處理爐內(nèi)通過略高入大氣壓力的氨氣，通過電爐將被處理零件加熱到滲氮所需溫度然后長時(shí)間保溫。其設(shè)備投資相對(duì)較低，結(jié)構(gòu)簡單，裝爐簡單，其處理過程產(chǎn)生的化合物層含氮濃度高，表層易產(chǎn)生網(wǎng)狀及脈狀組織，脆性大，變形較大，實(shí)際運(yùn)用中常常將化合物層磨掉，處理過程中氨氣消耗量大，電耗較大。脈沖氣體滲氮是在較低的這些很空狀態(tài)下進(jìn)行，通過周期性置換爐內(nèi)氨氣，提高氮的活性，在保留氣體滲氮特點(diǎn)的同時(shí)，設(shè)備投資略有增加，較氣體滲氮有一定的改善，但耗氣量仍然較大，處理成本略有增長。等離子體滲氮包括直流等離子體滲氮和脈沖等離子體滲氮。等離子體滲氮：是在真空容器中通入壓力為1.3×

17、103 1.3×103Pa 的氨氣或氮?dú)浠旌蠚怏w，在電場作用下，氣體電離，正離子轟擊金屬零件表面通過一系列的物理和化學(xué)過程形成氮化層，以達(dá)到表面硬化的方法。直流等離子體滲氮與氣體氮化相比：由于它是通過離子的轟擊直接加熱，能耗下降20%以上；具有更多的活性原子和離子，滲速快，尤其潛層滲氮效果更為明顯；滲層質(zhì)量好，表層不產(chǎn)生網(wǎng)狀及脈狀組織，脆性符合國家一、二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；變形小，由于滲氮與濺射的綜合作用，六級(jí)精度齒輪滲氮后無需后處理；無環(huán)境污染，氨氣消耗僅為氣體滲氮的1%左右；由于表面活化，有利與不銹鋼滲氮等。等離子體滲氮時(shí)，出現(xiàn)弧光放電現(xiàn)象不可避免。直流等離子滲氮采用可控硅整流技術(shù)，由于可控

18、硅只有進(jìn)入負(fù)半周才能完全截止，滅弧時(shí)間在毫秒級(jí)，盡管在電路上做了許多保護(hù)，仍然難以完全消除因弧光放電造成少量零件損壞。操作過程比前述的其他滲氮方法更為復(fù)雜等。 針對(duì)直流等離子體滲氮帶來的一些問題，人們又研究出脈沖等離子體滲氮技術(shù)。關(guān)于脈沖等離子體滲氮技術(shù)的特點(diǎn)我們放在第三節(jié)做專門介紹。 三、脈沖等離子體滲氮 脈沖等離子體滲氮技術(shù)是上世紀(jì)九十年代發(fā)展起來的滲氮新工藝。與直流等離子體滲氮相比：除保留了直流等離子體滲氮的優(yōu)點(diǎn)外，并具有以下改進(jìn)節(jié)能：電源無功損耗減小、打弧時(shí)間大大縮短，約節(jié)約2030%電能，生產(chǎn)成本低；能迅速滅弧，滅弧時(shí)間約1520s，不損傷零件，滲氮零件表面質(zhì)量好；適應(yīng)帶有

19、深孔、狹縫形狀復(fù)雜零件的處理，能有效地提高氮化工件溫度的均勻性及氮化層組織的均勻性；工藝參數(shù)獨(dú)立可調(diào)，工藝范圍寬，操作簡便等特點(diǎn)。由于脈沖電源的輸出特性，使得我們能夠通過直流部分給定輸出電壓并維持峰值電流（在工藝條件不變時(shí)）；而通過改變占空比調(diào)節(jié)輸出平均電流；以及電源周期的關(guān)斷特性賦予了脈沖等離子體滲氮的許多新特性。 1、  工藝參數(shù)獨(dú)立可調(diào) 脈沖等離子體滲氮工藝的優(yōu)點(diǎn)之一是工藝參數(shù)與物理參數(shù)獨(dú)立可調(diào)。這是因?yàn)樵谥绷麟娫礂l件下，既要滿足零件表面的電流密度要求，又要滿足零件保溫電流的要求，兩者互相影響，使得電壓、電流、工藝條件互相影響，并使操作過程變得復(fù)雜和難以控制。而在脈沖

20、電源條件下，電流密度由峰值電流滿足，保溫電流有平均電流滿足，可由兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)分別調(diào)節(jié)。因此，工藝參數(shù)可在較大范圍內(nèi)變動(dòng)。如圖一所示： 我們所要做的僅是調(diào)整占空比，使虛線位置上下移動(dòng)，以獲得加工所需要的平均功率。PPmaxt 圖一 脈沖電源功率波形（實(shí)線為瞬時(shí)功率，虛線下面積為平均功率） 2、  滅弧速度快  滅弧速度快，可以避免零件弧光灼傷。弧光放電是等離子體滲氮不可避免的一個(gè)工程，由于零件表面附著的油膜及污物（不可能絕對(duì)清洗干凈，當(dāng)然清洗的越干凈越好）形成等離子鞘層產(chǎn)生電荷積累形成很大的場強(qiáng)，在一定條件下從而引發(fā)弧光放電。在直流電源條件下，由于可控硅的

21、導(dǎo)通特性使得迅速滅弧存在很大的困難。  而脈沖電源是一個(gè)周期關(guān)斷性開關(guān)電源，脈沖頻率在1K的電源自身在數(shù)百s就有一次關(guān)斷，電源本身就有抑制弧光迅速發(fā)展的特點(diǎn)，為了保證不灼傷被處理工件，在電路處理上我們一旦發(fā)現(xiàn)弧光放電趨勢，就立即關(guān)斷電源，然后重新點(diǎn)燃電源，根據(jù)我們的實(shí)驗(yàn)這些工作滅弧在1520微秒內(nèi)完成。當(dāng)然這個(gè)參數(shù)也可以調(diào)整，表面復(fù)雜要求高的工件我們可以將滅弧時(shí)間在更短的時(shí)間內(nèi)完成；而對(duì)于表面簡單要求相對(duì)較低的工件，可以延長滅弧時(shí)間，這主要是為了兼顧保護(hù)工件和縮短處理時(shí)間而定。 3、  無需堵孔、有利于深孔、狹縫、微孔的滲氮 減少或無需堵孔、可在深孔、狹縫、微孔內(nèi)

22、實(shí)現(xiàn)氮化。在等離子體滲氮處理時(shí)，對(duì)于零件內(nèi)部的封閉孔可能產(chǎn)生陰極位降層重疊的現(xiàn)象，在重疊區(qū)域電子和離子異常活躍，很容易過度到弧光發(fā)電，我們稱之為空心陰極效應(yīng)。脈沖電源易于抑制這種活躍現(xiàn)象，建立一個(gè)亞穩(wěn)態(tài)，使得深孔、狹縫、微孔內(nèi)實(shí)現(xiàn)氮化成為可能。而對(duì)于直流條件下，在工作上很多孔需要在處理前進(jìn)行封堵，處理后又需要拆堵，給操作造成了不便，采用脈沖電源可能減少和避免這些操作。 4、  節(jié)能 節(jié)電在2030%以上。與直流電源相比，由于可控硅器件特性，在設(shè)計(jì)直流電源時(shí)，不得不設(shè)計(jì)一個(gè)限流電阻，以限制電流的迅速增長，這個(gè)電阻阻值最小也在2左右，在150A滿載輸出的條件下，僅此就可以節(jié)電2

23、7.36KW/h，加上提高了綜合效率，節(jié)電至少在35%以上。 5、  處理質(zhì)量好，變形小，利于提高層深 由于脈沖電源對(duì)弧光放電的抑制作用，弧光在零件表面作用時(shí)間極短，可獲得高質(zhì)量的表面，絕無弧損傷。并且由于提高了溫度均勻性，零件變形小。由于其改善了工藝條件，在相同的時(shí)間內(nèi)或者不利于滲氮的條件下，能提高層深。  6、能提高設(shè)備的利用率 在直流電源條件下，由于工藝數(shù)和物理參數(shù)的影響，再保溫時(shí)電壓的調(diào)節(jié)范圍通常在650V左右，而采用脈沖電源，電壓調(diào)節(jié)范圍提高，例如在處理狹縫時(shí)可將電壓提高到900V，增加了電源的有效率輸出。  7、有利與深孔、狹縫、微孔的滲氮

24、由于脈沖電源對(duì)空心陰極的抑制作用，我們通過工藝實(shí)驗(yàn)，在型腔0.6mm的鋁型材料積壓模具內(nèi)實(shí)現(xiàn)了氮化，也在3×340mm的深孔內(nèi)實(shí)現(xiàn)了氮化。 四、結(jié)論 脈沖電源由其區(qū)別與直流電源的特性獲得了很多的優(yōu)良特性，無疑其應(yīng)用前景十分廣闊。與支流電源相比，它具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1、       工藝參數(shù)獨(dú)立可調(diào)，操作更簡便；2、       打弧速度快；3、       能有效抑制空心陰極；4、

25、0;      節(jié)能；5、       處理零件質(zhì)量好、變形小、有利于提高層深；6、       縮短工藝時(shí)間、提高設(shè)備利用率；7、       有利于深孔、狹縫、微孔氮化加工。設(shè)備爐體部分型號(hào)以及參數(shù)： 設(shè)備LDMC系列脈沖電源的主要參數(shù)：  為了保證滲氮件心部具有必要的力學(xué)性能（也稱機(jī)械性能），消除加工過程中的內(nèi)應(yīng)力，減少滲氮變形，為獲得良好的滲氮層組織性能提供必要的原始組織，并為機(jī)械加工提供條件，零件滲氮前必須進(jìn)行不同的預(yù)先熱處理。1、氮化工藝參數(shù)對(duì)預(yù)先熱處理工藝的要求預(yù)先熱處理中最后一道工序的加熱溫度至少要比