氮(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)處理是指一(yi)種在一(yi)定溫(wen)度下一(yi)定介質中使氮(dan)(dan)(dan)原子滲入(ru)工(gong)(gong)件表(biao)層的(de)化(hua)(hua)(hua)學熱(re)處理工(gong)(gong)藝。氮(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)處理方式主要是使用氮(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)爐,將工(gong)(gong)件放(fang)入(ru)料框(kuang),再(zai)使用行(xing)車吊起工(gong)(gong)件放(fang)在爐底加(jia)熱(re)。另外可以制(zhi)作爐口加(jia)強承重設(she)計的(de)氮(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)爐,通過吊裝、掛裝工(gong)(gong)具垂(chui)直掛裝工(gong)(gong)件加(jia)熱(re)。氮(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)爐的(de)爐蓋(gai)一(yi)般由(you)電機減速機帶動,電動自(zi)動升降。爐蓋(gai)關閉后,另有壓緊螺(luo)栓保證氮(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)爐真(zhen)空(kong)密(mi)封性。先抽真(zhen)空(kong),后通入(ru)氮(dan)(dan)(dan)氣進(jin)行(xing)氮(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)熱(re)處理。
鑄造不(bu)銹鋼是用于燃氣機組(zu)中阻尼(ni)器(qi)的(de)材料(liao),是根據(ju)國(guo)外材料(liao)10X14H5M2Л的(de)化(hua)(hua)(hua)學(xue)成分進行國(guo)產化(hua)(hua)(hua)的(de)一種(zhong)材料(liao)。阻尼(ni)器(qi)要(yao)求表面氮(dan)化(hua)(hua)(hua)處理,ZG10Cr14Ni5Mo2鋼的(de)氮(dan)化(hua)(hua)(hua),目前在國(guo)內(nei)是首次生產。為了(le)(le)(le)掌握此(ci)鋼的(de)氮(dan)化(hua)(hua)(hua)特性,進行了(le)(le)(le)不(bu)同溫度、不(bu)同時間的(de)多爐次工藝(yi)試(shi)驗和理化(hua)(hua)(hua)檢驗,獲(huo)取了(le)(le)(le)大量數據(ju),制定了(le)(le)(le)最(zui)佳氮(dan)化(hua)(hua)(hua)工藝(yi)參數。
ZG10Cr14Ni5Mo2鋼(gang)含(han)鉻量(liang)較(jiao)高,當此鋼(gang)和空氣接(jie)觸時(shi),會在鋼(gang)的表(biao)(biao)面(mian)形成(cheng)一層致密(mi)的、保護性的氧化(hua)(hua)物薄膜(mo)(鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)),這層薄膜(mo)阻(zu)礙氮(dan)原子的滲入。因此,去除(chu)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)是(shi)此鋼(gang)氮(dan)化(hua)(hua)的關鍵之(zhi)一。目前,國內(nei)外對(dui)氮(dan)化(hua)(hua)時(shi)去除(chu)不銹(xiu)鋼(gang)表(biao)(biao)面(mian)產生(sheng)的鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)方(fang)法(fa)(fa)已經做了大量(liang)研(yan)究工作(zuo),其中,藥(yao)丸法(fa)(fa)操作(zuo)簡(jian)單、對(dui)操作(zuo)者的人身損害小、成(cheng)本低廉、氮(dan)化(hua)(hua)質量(liang)和產品質量(liang)穩定,是(shi)國際上比(bi)較(jiao)適(shi)用的最新(xin)方(fang)法(fa)(fa)。
試(shi)(shi)驗(yan)材(cai)料(liao):ZG10Cr14Ni5Mo2鋼;氮(dan)化技術要求:氮(dan)化層(ceng)深度0.30~0.50mm,表(biao)面硬(ying)度≥700HV。試(shi)(shi)驗(yan)材(cai)料(liao)為鑄造成(cheng)型,其母合金的化學成(cheng)分(fen)(質(zhi)量分(fen)數)為:C(0.12-0.16%);Si≤0.75%;Mn≤0.9%;Cr(13.0-15.0%);Ni(4.5-5.5%);Mo(2.3-2.8%);S≤0.025%;P≤0.025%,試(shi)(shi)樣(yang)尺寸為10mm×10mm×50mm。
氮化前(qian)試(shi)樣毛坯進(jin)行(xing)性(xing)能熱(re)處(chu)理:第一次退(tui)火780℃+/-10℃,保(bao)溫6~6.5h空冷(leng);第二(er)次退(tui)火650℃+/-10℃,保(bao)溫4~4.5h空冷(leng);正火1120℃+/-10℃,保(bao)溫3~3.5h空冷(leng);在-70℃下冷(leng)處(chu)理2h空冷(leng);回(hui)火620℃+/-20℃,保(bao)溫2h后(hou)空冷(leng)。
選用(yong)功(gong)率為(wei)75kW的氣(qi)體(ti)氮(dan)化(hua)(hua)爐,分(fen)別對試樣(yang)進行560、580、600℃催(cui)滲氮(dan)化(hua)(hua)。氮(dan)化(hua)(hua)時間分(fen)別為(wei):30h、36h、42h、48h、52h、58h、64h。以氨(an)(an)氣(qi)作為(wei)氮(dan)化(hua)(hua)劑,氨(an)(an)分(fen)解率為(wei)40~60%,并(bing)加入氯(lv)化(hua)(hua)銨作為(wei)催(cui)滲劑;采用(yong)金相法(fa)測定(ding)氮(dan)化(hua)(hua)層(ceng)(ceng)深(shen)度(du)(du)。金相法(fa)是(shi)利用(yong)氮(dan)化(hua)(hua)層(ceng)(ceng)組(zu)織與心部組(zu)織抗(kang)腐蝕性能不同(tong)的特點來測定(ding)氮(dan)化(hua)(hua)層(ceng)(ceng)深(shen)度(du)(du)。氮(dan)化(hua)(hua)試樣(yang)用(yong)5%的CuSO4溶液(ye)侵蝕;用(yong)電子(zi)顯微鏡測量氮(dan)化(hua)(hua)層(ceng)(ceng)深(shen)度(du)(du),用(yong)維氏(shi)硬度(du)(du)計測量氮(dan)化(hua)(hua)層(ceng)(ceng)表面硬度(du)(du)。
氮(dan)化(hua)時,氯化(hua)銨(an)的用(yong)量對氮(dan)化(hua)層表面(mian)硬(ying)度和(he)深度影響較大。用(yong)量過多,工(gong)件表面(mian)產生麻點,腐(fu)蝕氮(dan)化(hua)罐,阻塞管路;用(yong)量過少,除鈍化(hua)膜效果不(bu)好外,氮(dan)化(hua)層會減薄且不(bu)均勻。
通過實驗,總結出以下結果(guo):
(1)ZG10Cr14Ni5Mo2鋼的氮化工藝參數為:氮化溫度600℃+/-5℃,保溫時間48~60h;氨氣的分解率為40~60%。氨分解率通過氨氣流量來調節。
(2)ZG10Cr14Ni5Mo2鋼的氣體氮化,其氮化層深度和保溫時間符合擴散型控制的拋物線法則。
(3)ZG10Cr14Ni5Mo2鋼的氮(dan)化層與基體的界限分明(ming),有明(ming)顯(xian)的過(guo)渡層。
氮(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)處理(li)還可分為軟氮(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua),就是(shi)我們常(chang)說(shuo)的(de)氮(dan)(dan)碳共(gong)滲,這并不是(shi)單一(yi)(yi)的(de)滲碳或者氮(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua),而是(shi)滲N為主,并兼有滲C的(de)一(yi)(yi)個表面(mian)處理(li)工藝(yi)。軟氮(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)的(de)溫度(du)比滲碳低,但比氮(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)高,一(yi)(yi)般(ban)在570度(du)左(zuo)右。而且(qie)不同于滲碳后(hou)需(xu)要重新加(jia)熱淬火,而是(shi)保溫后(hou)直接淬火,節省(sheng)了一(yi)(yi)道加(jia)熱工序(xu)。軟氮(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)處理(li)硬化(hua)(hua)(hua)層深度(du)相當于滲碳,卻高于氮(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)。此方法具有二者的(de)優(you)點,比單一(yi)(yi)處理(li)要好。
氮化(hua)爐使用(yong)氮化(hua)爐在(zai)各(ge)種鋼制機械零件(jian)(jian)、汽車曲釉(you)、齒輪(lun)、摩托車剎車片(pian)、模具等進(jin)行氣(qi)體氮化(hua)熱處理之用(yong)。在(zai)有(you)色(se)行業(ye),可(ke)應用(yong)于銅(tong)(tong)(tong)管、銅(tong)(tong)(tong)板(ban)、銅(tong)(tong)(tong)線、銅(tong)(tong)(tong)棒等銅(tong)(tong)(tong)材在(zai)保(bao)護(hu)(hu)氣(qi)氛下的(de)光亮無氧化(hua)退火。或用(yong)于薄壁無縫(feng)鋼管、長軸、各(ge)種金(jin)屬機件(jian)(jian)的(de)真空氮氣(qi)保(bao)護(hu)(hu)狀態下無氧化(hua)回火熱處理工藝(yi)。