模具氮化熱處理的氣體氮化方法

氣體滲氮用于生產(chǎn)已有半個(gè)世紀(jì)，技術(shù)相對(duì)成熟。青島熱處理指材料在固態(tài)下，通過加熱、保溫和冷卻的手段，以獲得預(yù)期組織和性能的一種金屬熱加工工藝。在從石器時(shí)代進(jìn)展到銅器時(shí)代和鐵器時(shí)代的過程中，熱處理的作用逐漸為人們所認(rèn)識(shí)。常用的介質(zhì)是氨氣。當(dāng)氨在400~500℃的氮化溫度下與鐵接觸時(shí)，氮原子分解并溶解在鐵中。也可以生成氮分子和氫分子，化學(xué)表達(dá)式如下:

2NH33H2+2N

2NH33H2+N2

氣體滲氮可根據(jù)不同零件的形狀、大小等選用RJJ系列井式電爐、RJX系列采用箱式實(shí)驗(yàn)電爐及鐘罩式電爐。

滲氮溫度、滲氮時(shí)間和氨分解速率是氣體滲氮過程的三個(gè)重要參數(shù)。 它們對(duì)滲氮速度、滲氮深度、硬度、硬度梯度和脆性有很大影響。

氮化溫度的升高會(huì)促進(jìn)氮原子的擴(kuò)散，所以隨著溫度的升高，氮化層的深度會(huì)增加，而氮化層的硬度會(huì)降低，這是因?yàn)殡S著溫度的升高，高硬度細(xì)粒氮化物的產(chǎn)量會(huì)增加。在480 ~ 530 °C 滲氮時(shí)，滲層的硬度很高。

隨著時(shí)間的延長，滲層深度加深，但由于氮化物的團(tuán)聚和長大，滲層硬度下降，尤其是溫度較高時(shí)。

氨分解率會(huì)影響鋼件表面的吸氮能力，對(duì)滲層深度和硬度方面也有一定影響。當(dāng)氨分解率低時(shí)(10%~40%)，分解出的活性氮原子多被鋼件表面進(jìn)行吸收。當(dāng)分解率超過70%時(shí)，由于學(xué)習(xí)氣氛中大量的氫和氮的分子滯留在一個(gè)工件材料表面，阻礙了氮原子的吸收，因而使?jié)B氮量下降。

(2)典型滲氮工藝

1）一次滲氮法：一次滲氮法又稱單程滲氮法、等溫滲氮法。 氮化溫度為480～530 ℃。

2)兩段氮化: 兩段氮化法是在較低溫度(一般為490 ~ 530 °C)下對(duì)模具進(jìn)行一段時(shí)間的氮化，然后將氮化溫度提高到535 ~ 550 °C。在滲氮的第一階段，在模具表面獲得較高的氮濃度，形成含有高彌散度和高硬度氮化物的滲氮層。在第二階段，加速氮原子在鋼中的擴(kuò)散，以便快速獲得一定厚度的氮化層。

兩段滲氮是目前生產(chǎn)中常用的滲氮工藝。與一次滲氮相比，滲氮速度更快，滲碳層的脆性更小，但硬度更低。

3)三段滲氮法：三段滲氮法是在二段滲氮法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的，先將中國模具在490~520℃下滲氮，獲得具有高滲氮濃度的表面，然后提高滲氮溫度到550~600℃，加速滲氮速度，再將不同溫度降低到520~540℃滲氮，提高滲氮層厚度。這種滲氮方法研究不僅能夠縮短滲氮時(shí)間，而且我們可以得到保證滲氮層的高硬度。

氨滲氮法氨滲氮法是將處理好的零件放入滲氮箱，再放入爐內(nèi)，通氨500～550 ℃ 氮化50～100h的滲氮方法。 這是一種低溫處理方法，熱處理變形小，硬度可達(dá)67～69HRC。

對(duì)氮化鋼：

1)滲氮溫度為500 °C，滲氮時(shí)間為50h，滲層厚度為0.5 mm。