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      模具滲氮熱處理的氣體滲氮方法
      發布時間:2018-03-08   作者:濰坊豐東   已閱讀:309次

      氣體滲氮在生產中的應用已有半個世紀的歷史,工藝比較成熟。通常采用的介質為氨氣,在滲氮溫度400~500℃下,當氨與鐵接觸時就分解出氮原子固溶于鐵中。也可以產生氮分子及氫分子,化學表達式如下:

      2NH3→3H2+2[N]

      2NH3→3H2+N2

      氣體滲氮可根據零件的形狀、大小等選用RJJ系列井式電爐、RJX系列箱式電爐及鐘罩式電爐。

      (1)氣體滲氮工藝參數  滲氮溫度、滲氮時間和氨分解率是氣體滲氮三個重要的工藝參數。它們對滲氮速度、滲層深度、滲層硬度、硬度梯度以及脆性都有極大影響。

      滲氮溫度的提高會促進氮原子的擴散,所以,滲層深度會隨溫度的增加而加深,滲層硬度會下降,這是因為產生高硬度的細小氮化物會隨溫度的升高而長大的緣故。在480~530℃滲氮時,滲層可獲得很高的硬度。

      隨時間的延長,滲層深度加深,但由于氮化物的集聚長大會使滲層硬度下降,尤其是溫度較高時則更為明顯。

      氨分解率會影響鋼件表面的吸氮能力,對滲層深度和硬度也有影響。當氨分解率低時(10%~40%),分解出的活性氮原子多被鋼件表面吸收。當分解率超過70%時,由于氣氛中大量的氫和氮的分子滯留在工件表面,阻礙了氮原子的吸收,因而使滲氮量下降。

      (2)典型滲氮工藝

      1)一段滲氮法:一段滲氮法也稱為單程滲氮法、等溫滲氮法。滲氮溫度為480~ 530℃。

      2)二段滲氮法:二段滲氮法是將模具先在較低溫度下(一般為490~530℃)滲氮一段時間,然后提高滲氮溫度到535~550℃再滲氮一段時間。在滲氮的第一階段,模具表面獲得較高的氮濃度,并形成含有彌散度、高硬度氮化物的滲氮層。在第二階段,氮原子在鋼中的擴散將加速進行,以便迅速獲得一定厚度的滲氮層。

      二段滲氮法是目前生產中常用的一種滲氮工藝,與一段滲氮法相比,其滲氮速度較快,滲層脆性較小,但硬度較低。

      3)三段滲氮法:三段滲氮法是在二段滲氮法的基礎上改進的,先將模具在490~520℃下滲氮,獲得高滲氮濃度的表面,然后提高滲氮溫度到550~600℃,加速滲氮速度,再將溫度降低到520~540℃滲氮,提高滲氮層厚度。這種滲氮方法不僅縮短滲氮時間,而且可以保證滲氮層的高硬度。

      (3)氨氣氮化法  氨氣氮化法是滲氮的一種方法,即被處理的零件裝入滲氮箱中,然后放入爐中,在通氨氣的同時,加溫500~550℃下氮化50~100h。這是一種低溫處理方法,所以熱處理變形較小,硬度可達67~ 69HRC。

      對氮化鋼:

      1)氮化溫度為500℃,時間為50h,滲氮層厚度為0.5mm。

      2)氮化溫度為500℃,時間為100h,滲氮層厚度為0.7mm。

      3)表面硬度應為900~1000HV。

      (4)軟氮化法-低溫鹽浴氮化法  軟氮化法是在550℃左右的氰化鉀鹽( KCN),氰化鈉鹽(NaCN)等熔融鹽浴中進行表面處理的一種方法。其原理與在熔鹽中進行的滲碳處理方法的原理是相同的。由于處理溫度低,所以是氮化的主要方法,適用于要求耐磨性高的材料。

      軟氮化法特點:

      1)處理溫度低。

      2)與氣體氮化法相比時間極短,僅1~2h。

      3)表面硬度可達570~680HV。

      4)耐磨性與韌性均好。

      5)有效地防止燒傷以及劃傷的缺陷。

      6)熱處理變形很小。

      7)材料可以使用不含氮元素的普通碳素鋼。

      (5)碳化物覆層法——碳、硼共滲  碳化物覆層法是應用擴散原理進行表面處理的一種綜合性方法,對于提高模具的表面性能極為有效。

      將被處理的材料,浸漬在添加有擴散元素或其合金的熔融浴中而形成金屬的碳化物層和硼化物覆層。幾乎在任何條件下都可將加工后的模具零件浸在空氣下加熱的熔融鹽浴中,保持一定時間,其表面即可形成Cr、No、V、Mo、Ti、W、B等的碳化層或硼化物層以及鉻鐵固溶體,取出后冷卻并淬火,隨后僅需回火便可使用。

      與其他方法比較,耐磨性與抗咬合能力非常好,與基體間的粘結力強,因而不會產生剝落現象,覆層為10μm左右。硬度根據覆層而異,一般可達1300~3500HV的高硬度。

      由于高溫處理,模具零件易產生變形,故只能用于擠壓模,拉深模及其他模具中。



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