渗氮原理-Fe-N系中的相组成

2018-11-21 18:46 作者:管理员8 来源:未知 浏览: 字号:
第5章 钢的渗氮

 
渗氮的概念最初由Machlet于1913年提出,随后脚在20世纪20年代进行了系统的研究并获得了相应的渗氮钢(nitralloy)和渗氮工艺专利。
 
    渗氮是将氮原子渗人到金属工件表面的一种化学热处理。对钢铁材料,渗氮温度一般在400一590℃,因此属于铁素体状态下的化学热处理。而前面所讨论的渗碳(第3章)和碳氮共渗(第4章)属于以渗碳为主,在奥氏体状态下的化学热处理工艺。与渗碳或碳氮共渗相比,渗氮可以大幅度提高钢的表面硬度、耐磨性、抗咬合性能和疲劳性能。由于渗氮温度相对较低,零件心部无组织转变,而且渗氮后无需淬火,所以渗氮零件变形很小。渗氮工艺在要求耐磨性高、疲劳强度好和热处理变形小的精密零件的生产中广泛应用,并且已经成为机械制造业中最重要的化学热处理工艺之一。
 
    钢的渗氮可以在固体、液体、气体和等离子体介质中进行,但是固体渗氮已基本不在工业生产中应用,液体渗氮也因环境立法要求而逐渐减少。本章重点介绍目前在工业上最为常用的气体渗氮,而从前景来看十分重要的离子渗氮将在后面第9章中讨论。

 
    铁氮相图是了解氮化层组织形成的基础,图9.5-1是Fe-N相图的低氮部分。从该平衡状态图可知,Fe-N系中可能有5种不同的平衡相:
 
    1) a相是氮在,Fe(铁素体)中的间隙固溶体,体心立方点阵,又称含氮铁素体。其中氮的最大溶解度为0.1%(590CC ),室温时下降至0.004%.
 
    2) Y相是氮在y-Fe(奥氏体)中的间隙固溶体,面心立方点阵,又称为含氮奥氏体。Y相很软,硬度为160HVOI相只在590℃以上稳定存在,在590℃时It通过共析反应转变为a相及丫相:+丫(5.6%N) (2.35%N)--.a (0.1%N)相。

图9.5-1铁氮平衡相图
    3) 7'相是以化合物Fe, N为基的固溶体,氮质量分数在5.7%一6.1%之间变化,通常用残N来表示,丫相是有序面心立方点阵的间隙相,硬度约为550HV C
 
    4)。相也是氮质量分数在很大范围内可变的有序密排六方点阵间隙相,硬度约为265IIV。室温时氮质量分数为8.1%一11.1%,是以乓-3N为基的固溶体。一般用残-3N来表示。
 
    5)母相是以Fee N化合物为基的固溶体,氮质量分数在11.0%一11.35%之间。行相是具有斜方点阵的间隙相,性脆。一般认为渗氮层的脆性与其有关。

 
 
 

(责任编辑:laugh521521)
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