軟氮化處理 專用HD諧波減速機(jī)SHG-40-160-2UH為了縮短氮化周期,并使氮化工藝不受鋼種的限制,近年來在原氮化工藝基礎(chǔ)上發(fā)展了軟氮化和離子氮化兩種新氮化工藝。軟氮化實(shí)質(zhì)上是以滲氮為主的低溫氮碳共滲,鋼的氮原子滲入的同時(shí),還有少量的碳原子滲入,處理的結(jié)果與一般氣體氮化相比,滲層硬度較氮化低,脆性較小,故稱為軟氮化。

軟氮化方法有:氣體軟氮化、液體軟氮化及固體軟氮化3大類。國內(nèi)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的是氣體軟氮化。氣體軟氮化是在含有活性氮、碳原子的氣氛中進(jìn)行低溫氮、碳共滲,常用的共滲介質(zhì)有尿素、甲酰胺、氨氣和三乙醇胺,它們在軟氮化溫度下發(fā)生熱分解反應(yīng),產(chǎn)生活性氮、碳原子。 活性氮、碳原子被工件表面吸收,通過擴(kuò)散滲入工件表層,從而獲得以氮為主的氮碳共滲層。氣體軟氮化溫度常在560~570 ℃,因?yàn)樵摐囟认碌瘜佑捕戎?。氮化時(shí)間常為2~3 h,因?yàn)槌^3 h,隨時(shí)間延長,氮化層深度增加很慢。軟氮化層組織:鋼經(jīng)軟氮化后,表面最外層可獲得幾微米至幾十微米的白亮層,由 ε相、γ`相和含氮的滲碳體Fe3( C, N)所組成,次層為擴(kuò)散層,主要由 γ`相和 ε相組成。軟氮化具有以下特點(diǎn):

( 1)處理溫度低,時(shí)間短,工件變形小;

( 2)不受鋼種限制,碳鋼、低合金鋼、工模具鋼、不銹鋼、鑄鐵及鐵基粉未冶金材料均可進(jìn)行處理;

( 3)工件經(jīng)軟氮化后的表面硬度與氮化工藝及材料有關(guān);

( 4)能顯著地提高工件的疲勞強(qiáng)度、耐磨性和耐腐蝕性,在干摩擦條件下還具有抗擦傷和抗咬合等性能;

( 5)由于不存在脆性 ξ相,故氮化層硬而具有一定的韌性,不容易剝落。

軟氮化巳廣泛應(yīng)用于模具、量具、刀具(如:高速鋼刀具)等、曲軸、齒輪、氣缸套、機(jī)械結(jié)構(gòu)件等耐磨工件的處理。

軟氮化處理 專用HD諧波減速機(jī)SHG-40-160-2UH在工件表面同時(shí)深入氮、碳元素，且以滲氮為主的工藝方法， 就是在 Fe-N 系的共析溫度以下530 ~ 570 ℃，進(jìn)行氮碳共滲的過程，俗稱軟氮化。其共滲機(jī)理與滲氮相似，隨著處理時(shí)間的延長，表面氮濃度不斷的增加，發(fā)生反應(yīng)擴(kuò)散，形成白亮層及擴(kuò)散層。氮碳共滲使用的介質(zhì)必須能在工藝溫度下分解出活性 N、C 原子。軟氮化的過程與其他化學(xué)熱處理如滲碳和氮化法一樣，可分為三個(gè)階段 :

(1)軟氮化介質(zhì)的分解，產(chǎn)生活性碳原子和活性氮原子。

(2)分解出來的活性碳、氮原子被鋼鐵表層吸收，并且達(dá)到飽和狀態(tài)。

(3)鋼的表面層飽和的氮向內(nèi)層深處擴(kuò)散。已經(jīng)發(fā)展提出并且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的軟氮化的方法有很多 :

(1)氰鹽鹽浴的化學(xué)反應(yīng)

使用氰化鹽為主要原料，通入空氣或者氧氣，氧化成一定濃度的氰酸鹽進(jìn)行軟氮化反應(yīng) :2NaCHO + O2→ 2NaCNO2NaCNO+O2→ Na2CO3+CO+2[N]其中 CO 繼續(xù)分解 :2CO → [C] + CO2

(2)尿素 + 碳酸鹽軟氮化的化學(xué)反應(yīng) :2(NH2)2CO+Na2CO3→ 2NaCHO+2NH3+CO2+H2O2NH3→ 2N+3H22CO → [C] + CO2

(3)吸熱型氣氛 + 氨的化學(xué)反應(yīng) :2NH3→ 2N+3H22CO → [C] + CO2國外用吸熱式的氣氛比較多。

(4)甲酰胺熱分解的化學(xué)反應(yīng) :甲酰胺在 400 ~ 700 ℃溫度范圍內(nèi)，按下列反應(yīng)進(jìn)行 :HCONH2→ NH3+COHCONH2→ H2O + HCN2NH3→ 2N+3H22HCN → 2[N] + H2+ 2[C]2CO → C+CO2

(5)尿素?zé)岱纸獾幕瘜W(xué)反應(yīng) :將尿素加熱到熔點(diǎn) 127 ℃時(shí)，即分解，在不同的溫度范圍，其分解的產(chǎn)物也不同。在 500 ℃以上的爐膛內(nèi)，尿素?zé)岱纸夥磻?yīng)比較完全，其反應(yīng) :CO(NH2)2→ CO+2H2+2[N]2CO → CO2+ [C]

綜合上訴所有的反應(yīng)式來看，盡管使用的軟氮化介質(zhì)不同，反應(yīng)的結(jié)果都產(chǎn)生活性碳原子和活性氮原子，從而達(dá)到軟氮化的目的。

在欲達(dá)到相同滲層深度的情況下，普通軟氮化需要9 h，稀土軟氮化只需6 h，稀土可以提高軟氮化滲速30%~ 35%，顯示出優(yōu)異的催滲作用;稀土提高了滲速，增加了成彌散分布的氮碳化合物的數(shù)量，加之稀土的固溶強(qiáng)化作用，可使?jié)B層的硬度顯著提高。稀土的催滲作用可以歸納為3個(gè)方面:

1)稀土能使鋼表面的氧化鐵還原,從而活化鋼表面。

2)稀土元素具有特殊的4f電子殼層結(jié)構(gòu),且電負(fù)性較小,因而具有很高的化學(xué)活性,對氫有極強(qiáng)的親和力,對氮的親和力則較弱,可促進(jìn)氮?dú)滏I和碳?xì)滏I的斷裂而生成活性氮、碳原子。

3)稀土元素的原子半徑約是鐵原子半徑的1.5倍,由于稀土元素與非金屬之間的極化作用,導(dǎo)致其原子半徑變?yōu)榕c鐵原子半徑相似,這使稀土元素的滲入變?yōu)榭赡?。滲入鋼表面的稀土元素將優(yōu)先占據(jù)晶界位置和晶內(nèi)缺陷處,使鋼表層產(chǎn)生畸變區(qū),降低體系的能量,加快氮、碳原子的擴(kuò)散。

多元共滲是2種或2種以上的元素在同一道工序中滲入金屬或合金表面,目的是為了獲得比單元滲更好的綜合性能。軟氮化由于析出的碳化物為氮原子的滲入提供了"異質(zhì)形核"的條件,有利于氮原子的吸附,因此加快了氮化速度。多元共滲在材料表面形成多種化合物,能起到彌散強(qiáng)化的作用,有些元素能夠使晶格發(fā)生畸變,提供更多的擴(kuò)散通道,加快滲氮速度,使材料表面硬度、耐磨性和耐腐蝕性得到較大的提高。