氮化处理的有哪些技术要求，都适用什么材料

Question

如题所述

Answer 1

快速深层氮化处理工艺（专利号：91107261.6 ） ， 强化氮化处理工艺（专利号：91107260.8），离子氮化件沉淀强化处理工艺（专利号：89104125.7）等 .

专业承接：碳钢，合金钢，工模具钢，不锈钢，高速钢，铸铁及粉末冶金等金属零件的等离子氮化处理。

等离子氮化简介：
离子氮化是由法国人B.Berghaius于1932年发明的。目前我国在离子渗氮的某些理论和技术方面己处于世界领先水平。该技术是在0.1-10TOrr的含氮气氛中进行，以炉体为阳极，被处理工件为阴极，在阴阳极间加数百伏的高压直流。由于辉光放电会产生象霓红灯一样的辉光覆盖于被处理工件表面使其加热升温，同时依靠阴极溅射及离子化作用等进行表面氮化强化处理.
有效地去除金属表面钝化膜，在工件表面生成硬化、防护层，能显著提高零部件的表面硬度，增强磨损抗力和抗咬合力，提高疲劳强度和抗腐蚀性能，从而提高零部件、工模具的质量，延长使用寿命，获得明显经济效益。
一、技术先进
1﹑等离子渗氮：可获得高韧性的γ′相（白亮层）或无白亮层的氮化物层，具有良好的耐磨性，耐腐蚀性能和高的疲劳强度。
2﹑等离子氮碳共渗（离子软氮化）和离子氧氮碳共渗:时间短，效益高，能获得ε相为主的耐磨，抗擦伤的白亮层，特别适合碳素钢和铸铁零件。
3﹑等离子硫碳氮共渗：时间短，效益高，可灵活控制化合物层，获得多种类型的渗层，有很厚的ε相，白亮层，有自润滑作用的FeS层，具有极小的摩擦系数。
二、性能有优良
1﹑环保节能
由于离子氮化是利用辉光放电直接进行加热，不是依靠化学反应作用，而是利用离子化了的含氮气体进行氮化处理，且可获得均匀的温度，与间接的加热方式相比效率可提高2陪以上，（能源消耗仅为气体氮化的40-70%，耗气量为气体氮化的百分几）无需具备防止污染的环保设施。因此，离子氮化法也称为本世纪的‘环保氮化法’。
2、渗速快
等离子氮化不仅氮化能力强，而且可使工件表面活化，产生加速吸收和扩散的缺陷，因而离子渗氮可以大大缩短渗氮时间，特别是浅层渗氮时更为突出。例如渗氮层深度在0.3~0.5mm时，离子渗氮的时间仅为普通气体渗氮时间的1/3~1/5。
3﹑极小的变形
由于离子渗氮是在真空中进行，因此可获得无氧化的加工表面，也不会损坏被处理工件表面的光洁度，而且在低温下进行处理（380℃起即可进行氮化处理），被处理的工件变形量极小，可以用来解决很多常规热处理无法解决的问题，能满足高精度零部件的要求，处理后无需再进行机械加工，即适合成品件的处理。

4﹑良好的韧性
经气体氮化和盐浴氮化处理的工件表面通常会出现较厚（20um以上）的化合物层，这是由于e+γ′两相组成的不均匀混合物层，里层则为扩散层。因此，在化合物内产生三相显微应力，若在此方向上再约略加外力就会产生微裂纹，此裂纹逐渐扩展而使整个化合物层剥落，含铬，铝渗氮钢的化合物层很脆，气体氮化后一般都要把它磨去才能使用。而离子氮化可通过控制气氛中氮和碳的含量比，或氮气和氢气的比例，可以获得5-30um的脆性较小的 ε相单相层或0-8um厚的韧性γ′相单相层，也可以得到韧性更优的无化合物层而仅有扩散层的渗层，这样可以不需要磨削直接装机使用。综合所述，等离子渗氮法通过调节氮气，氢气及其它气体（如：碳，氧，硫等）气体的比例，可以自由调节化合物层的相组成组织，从而获得预期的机械性能。
5﹑无需去钝处理
由于不绣钢表面钝化膜的阻碍，传统的气体氮化前必须做去钝处理，因工艺十分繁杂，且不易控制，效果难以保证，离子渗氮因溅射作用，可有效地去除这层钝化膜，无需去钝处理，因此等离子氮化工艺为不锈钢的表面强化处理提供了一条新的途径。

等离子氮化广泛用于冶金机械，轻工机械，汽车工业，铁道机械，船舶机械，纺织机械，化工机械，煤矿机械等等。

一般的机械制造：齿轮﹑齿圈﹑驱动轴﹑丝杆﹑螺杆﹑缸筒﹑阀体﹑精密偶件﹑盘型凸轮﹑液压元件﹑减速机零件﹑涡轮﹑涡杆﹑镗杆等；
汽车摩托车行业：曲轴﹑凸轮轴﹑齿轮﹑缸套﹑气门﹑连杆﹑扭转盘﹑刹车控制系统﹑活塞销﹑减速机的同步环﹑喷油嘴；
工具：高速钢钻头﹑铣刀﹑铰刀﹑丝锥﹑滚刀﹑插齿刀﹑拉刀等，经处理后的刀具加工不锈钢，耐热钢效果尤为显著；
模具：各种塑料模具﹑橡胶模具﹑冷拉模﹑压铸模﹑挤压模﹑热锻模﹑玻璃模﹑切边模﹑弯曲模等，对承受压力不大的模具，可用正火态或调质态的中碳合金钢作渗氮处理；
纺织机械：罗拉﹑络筒机件﹑弹力丝机﹑热轨﹑钢领圈等；
在机床，机车，石化，矿山，轻工机械，军工枪炮等行业也有很广范应用。
表1 中分类列出了常用的渗氮材料。
类 别 牌 号
碳素结构钢 08（F）、10、15、20、45、60
合金结构钢 20MnV、20SiMn2MoV、25SiMn2MoV、37 SiMn2MoV、
15MnVB、20 MnVB、40 MnVB、20Si MnVB、15Cr、20Cr、
30Cr、35Cr、40Cr、15CrMo、38CrSi、20CrMo、30 CrMo、
35 CrMo、42 CrMo、12 CrMoV、35 CrMoV、25 Cr2MoVA、
20Cr3MoWVA、38CrMoAl、20CrV、40 CrV、50 CrVA、15CrMn、20CrMn、40CrMn、20CrMnSi、25 CrMnSi、30 CrMnSi、30CrMoAl、30CrMnAl、30CrMnSiA、20CrMnMo、40 CrMnMo、
20 CrMnTi
30 CrMnTi、12Cr2Ni4、20 Cr2Ni4、20CrNiMo、40CrNiMoA、
45CrNiMoVA、18Cr2Ni4WA、25 Cr2Ni4WA
不锈耐酸钢
耐热钢 1Cr17、1Cr13、2Cr13、7Cr17、1Cr18Ni9、0Cr17Ni7Al、1Cr5Mo、
1Cr13Mo、4Cr9Si2、4Cr14NI14W2Mo
合金工具钢 Cr12、Cr12MoV、Cr6WV、5CrMnMo、5CrNiMo、3Cr2W8V、
4Cr5MoSiV1、4Cr5MoSiV
高速工具钢 W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2
球墨铸铁 QT600-3、QT700-2
钛合金 TA2、TA4、TA7

表2 常用材料经离子渗氮处理后的表面硬度及深层指标
材料 预先热处理 离子渗氮技术
类别 材料牌号 方式 硬度 表面硬度 渗层深度

碳钢 纯铁 退火 300-400 0.15-0.3
10 15 20 原材料 350-430 0.2-0.3
45 55 正火或调质 HB180-200 450-550 0.2-0.5

合金结构钢 20Cr 调质 500-550 0.2-0.5
20CrMnTi 正火或调质 HB180-200 550-600 0.2-0.5
40Cr 调质 550-650 0.3-0.5
42CrMo 调质 550-700 0.3-0.5

渗氮钢 38CrMoAi 调质 900-1100 0.2-0.5
30CrMoAi 调质 HB217-223 850-1050 0.2-0.5
30CrMnAi 调质 HB223-228 750-850 0.2-0.5

工模具钢 Cr12 淬火+回火 HRC50 900-1000 0.15-0.3
Cr12MoV 淬火+回火 950-1050 0.15-0.35
W6MO5Cr4V2 固溶处理 1200-1500 0.01-0.25
3Cr2W8V 淬火+回火 900-1100 0.15-0.35
5CrNiMo 调质 HRC45 750-900 0.3-0.5
5CrMnMo 调质 650-890 0.3-0.5
H13 淬火+回火 950-1200 0.15-0.3

不锈钢 2Cr13,4Cr13 淬火+回火 900-1000 0.1-0.2
1Cr18Ni9Ni 固溶 HV162 900-1000 0.1-0.2

铸铁 HT20-4 铸态 HB203 350-550 0.1-0.3
QT600-2 正火 350-550 0.1-0.3

Answer 2

离子氮化主要适用于合金钢类。主要的生产厂家北京电炉厂。

Answer 3

新一代程控电脉冲型多功能离子轰击炉
1　设置了能自动调控全炉温度的第二热源。采用多套可自动调控温的电加热器系统代替原来单套手动升温系统，并将原来提供给电加热器是低电压大电流(≤110V)的交流电改进成高电压小电流的直流电。减少了电干扰，使炉内等温带的上下部温差控制在±2℃以内；使最高使用温度提高至950℃或1100℃(结构与材料要适调)；使大功率大容量离子加热设备的制造具备国产化能力。
2、开发了采用单管大功率耐高压（≥2000V）IGBT、脉频1kHz～30kHz、占空比0.1～0.9、峰值电流0～600A的脉冲电源，取消了均压均流等电路，电路工作简捷可靠、直流脉冲可调，能缓减空心阴极效应及尖角放电，使辉光工作更加稳定可靠。
特种材质的特殊热处理
更适用于的特殊高端材料，普通材料如果想突破零件的性价比，也必须采用该工艺手段
2-1 钛合金的特殊的离子氮化，使其表层生成坚硬的TiN层，呈金黄色十分美观；磨损系数极低，因此十分耐磨；由于TiN能耐较高温度，耐蒸汽气蚀，适宜制作蒸汽阀门之类器件。
2-2 某些钢去内应力，又怕氧化，可作真空退火。
2-3 在工业或民用设备中有许多软磁材料、希望能获得较高导磁率（μ）和较低的矫顽力（Hc），但在制作中材质中杂质及碳含量，对μ及Hc影响极大、为此进行释氢处理，去杂质和降低碳的含量，提高μ、降低Hc。
2-4 如F51钢、N80钢和X210CrW12钢，要求耐蚀耐磨、变形微量，经特殊热处理后，获得单相组织的白亮层分别是106um、29um和10um，脆性＜一级，变形1um～5um。
2-5 奥氏体不锈钢316L球体不容易氮化、难渗，经离子特殊工艺处理后获得球体实物渗层0.15mm、1Hv685、球体变形0.0025mm。