氮碳共渗-铁素体氮碳共渗

2018-11-21 19:46 作者:管理员8 来源:未知 浏览: 字号:
第6章 氮碳共渗

1铁素体氮碳共渗


    在钢铁工件表面同时渗人氮、碳并以渗氮为主的化学热处理称为氮碳共渗(nitrocarbunsing )。当氮碳共渗的温度低于铁一氮系统的共析温度(590℃)时,工件的心部及扩散层均处于铁素体状态,从而称为铁素体氮碳共渗(ferritic ni-trocarbuising)或俗称软氮化。该工艺的发展始于20世纪50年代中期,现已广泛用来提高钢铁材料的抗咬合能力、疲劳强度及耐蚀性。但是由于铁素体氮碳共渗处理温度较低(<590℃),所形成的表面强化层较薄(一般<20um),其承载能力较低。
 
    当氮碳共渗温度升高到Fe-N共析温度之上、但在Fe-C共析温度以下时,化合物的厚度及形成速度可以明显提高。同时由于氮的渗人,在化合物层底下形成了一层奥氏体层,从而此类高温氮碳共渗称为奥氏体氮碳共渗(Austenitic ni-tnocarbtuising) o虽称之为奥氏体氮碳共渗,在奥氏体氮碳共渗处理过程中心部并不奥氏体化,从而有别于在第4章中讨论的碳氮共渗(carbonnitriding)。奥氏体氮碳共渗的研究起步于20世纪70年代,现已得到一些初步的应用。
 
    虽然氮碳共渗的工艺、设备和组织特征与渗氮相似,氮碳共渗与渗氮相比具有以下优点:
 
    1)氮碳共渗速度快、生产率高由于碳的加人,渗层形成速度明显提高。形成0.3一0.5 mm的共渗层只需3一4h,但渗氮则需几十小时。

    2)氮碳共渗化合物层韧性高由于碳一氮的交互作用,氮碳共渗所形成的白亮层主要由含碳氮的。相【e-Fee_3 (N,C)]组成。碳氮。相的韧性要比渗氮形成的只含氮。相[。-Fee-3 (N)〕要好;同时,由于氮碳共渗化合物基本上是单相层,因此共渗氮层不会出现由二相(。和丫相)失配引起的脆性。
 
    3)适用的材料面广由于氮碳井渗的主要目的是形成表面化合物层以提高钢铁材料的抗咬合性能,而化合物层的形成与性能基本上不随材料的合金元素种类和质量分数而变,因此氮碳共渗适用于几乎所有钢铁材料,包括碳钢、合金钢、不锈钢、铸铁、粉末冶金材料等。对低碳钢抗咬合及疲劳性能的提高最为明显。
 
    4)高耐磨性氮碳共渗的化合物层不仅韧性高,而且在边界润滑条件下,由于化合物层中微小孔洞的贮油作用而改善润滑。

    显然,氮碳共渗不仅具有渗氮的优点(如变形小,抗咬合,高的耐磨性及耐蚀性),同时又具有脆性低,渗速快,适用面广的特点。因此,从技术、经济和可持续发展的角度来看,氮碳共渗是最具有竞争力的化学热处理技术之一。对很多承载能力要求不很高的零件来说,氮碳共渗是首选的高效、低成本表面处理工艺。
 
    氮碳共渗已广泛应用于钢铁(特别是中、低碳钢)零件的处理。例如,汽车零件(如球墨铸铁、合金钢传动轴等)、纺织机械零件、液压泵零件及其他薄壁件。
 
    本章以讨论铁素体氮碳共渗为主并简要介绍奥氏体氮碳共渗及氮碳共渗后的氧化处理。

    铁素体氮碳共渗(在不引起混淆的情况下,本节中简称为氮碳共渗)是在含有氮及碳的介质中于570℃左右,处理0.5一5h以形成具有良好摩擦学性能的表面化合物及其底下的氮扩散层。如果渗后缓冷,细小弥散分布的氮化物将在氮扩散层中形成;如果共渗后淬人热水或油,则形成氮过饱和固溶体。特别是在后一种情况下,材料的承载能力及疲劳强度将明显提高。
 
    氮碳共渗是在早期的液态氛化的基础上发展起来。从20世纪60年代后期开始,氰盐所引起的环境问题及氰盐使用及保管的安全问题开始得到日益重视,从而导致了低毒性盐浴及一系列气体氮碳共渗工艺的快速发展。近年来等离子体氮碳共渗技术也正在发展,以期进一步减低环境污染(见本篇第9章)。

 
 
 


 
 
 
 
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