PDF《关于气体渗氮—氮碳共渗的若干问题讨论》

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按照人的意愿适当增多,从而在含碳量较低的碳素钢表面也能够获得含碳量较高的白亮层组 织,进而使其硬度和其它某种性能得到改善. 需要强调的是:氮碳共渗时,供碳剂过多,超过了该温度下化合物相的溶解限度,或者 温度波动较大时,则会在白亮层中形成或析出碳化物类(FχC)的第三相. 3.3 渗氮―氮碳共渗后的冷却方式与表面硬度 根据对渗氮―氮碳共渗后外观颜色的不同要求,渗氮后常用的冷却方式有随炉缓冷、缓 冷罐缓冷、水冷、油冷、空气冷,或空冷到 250℃以下水冷等. 但基于上述分析和讨论,合金钢渗氮―氮碳共渗后硬度的高低,除去过程工艺参数因素 的控制外,主要取决于合金元素的多少,与冷却方式无关.高合金钢不能直接水冷,否则会 开裂.对于一些表面要求高的不锈钢零件,我们采取在密封罐(外加水冷套)中通入氮气(或CO2)快速冷却的方法,取得了良好效果.而碳素结构钢要想获得较高的表面硬度,则必须在 渗氮―氮碳共渗后进行快速水冷;

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7、SPCC 钢制造的要求有一定弹性的电器开关、接触器 等零件, 经渗氮―氮碳共渗后立即水冷会有脆性, 应预冷 5min 左右, 以保证硬度并避免脆性. 3.4 氮碳共渗中渗入的 碳 与传统渗碳淬火工艺中渗入的 碳 在现有的科技文献(如工具书、参考书、院校教材等)中,对 氮碳共渗(软氮化) 的 描述,基本上都是以 在A1 温度以下(或铁素体状态下) ,同时将氮、碳渗入钢件表面,并以 渗氮为主 为基调而一笔带过,给人一种模糊不清、似懂非懂的感觉,从而使不少人感到迷 惘. 现在的院校教材,在渗碳、碳氮共渗、渗氮、氮碳共渗等章节安排上,几乎无一例外的 把氮碳共渗放在渗碳和渗氮的后面.上述描述,虽然简单但不够明晰,极易使初学者在对渗 碳和碳氮共渗中 碳 的渗入与氮碳共渗中 碳 的渗入,在认识上陷入误区!使其自然而 然的将其混为一谈,误以为氮碳共渗中的 碳 也像渗碳或碳氮共渗那样渗到基体中去了, 只是 由于温度低而渗入得少而浅一些 罢了! 从理论上讲,由于碳的原子半径(0.86 埃)比α-Fe 晶格的间隙半径大得多,所以从纯 几何观点看,α-Fe 中是不可能溶解碳的,但由于晶体内部存在缺陷(如位错、空位、晶界 等) ,所以实际上α-Fe 中可以溶解微量的碳,而且随着温度的升高,溶碳量逐渐提高.铁素 体在室温时溶碳量几乎为零,600℃时溶碳量达 0.0057%,而在 727℃时可增至 0.0218%. 由此可见,氮碳共渗的工艺温度下,渗入钢件基体中的碳微乎其微!这一段互相抄来抄 去但只注重现象却没有实质性解析的描述,不知道使多少人产生误解,有的人(包括不少热 处理工作者)可能会终其一生糊涂下去.

4 关于渗氮―氮碳共渗白亮层的相结构问题 可控渗氮理论指出:不同材料氮化时是否形成白亮层(即化合物层)均有一氮势门槛值. 当渗氮时的实际氮势高于门槛值时,才可能形成白层,但所形成的白层厚度与工艺时间有关, 随着时间的不断增长,白层厚度不断增加,但增加到一定厚度后,便不再增加.此后,白层 的化合物相起着储氮和传递氮的作用.如果实际氮势值低于门槛值,则无论工艺时间多长, 也不会形成白层. 实验表明: 在氨气中进行 520℃气体氮化 (分解率为 29~50%) , 仅在氮化 24h 之后 42CrMo 和34CrAl6 钢才形成相应的白亮层(即化合物层) ,工艺时间较短时,则不形成白层;