氮化层表面疏松控制问题

龟山淬火

氮化层表面疏松控制问题
      温度过高会使化合物出现分层现象，而且最外层会有严重的疏松层，疏松层硬度很低（HV300以下），此时化合物层下面会出现奥氏体，从而使机械性能降低。
      如何控制氮化层表层（化合物层）的疏松级别在1-2级？是控制氮式、温度？还是其它？

随风飘飘

渗氮层表层疏松因素：
1、氮式过高；
2、渗氮温度偏高；
3、通入的气体中有水；
4、产品氮化前表层脱碳；
5、升温速度过快。

龟山淬火

渗氮层硬度低：1.渗氮温度过高
              2.第一段氨分解率过高
              3.新罐未预渗氮
              4.渗氮罐久用未退氮

孤鸿踏雪

　　疏松是渗氮—氮碳共渗过程所产生的一种缺陷组织。疏松，通常是指分布在ε相区的黑色点状组织，实际上是一些形状不规则，大小不等的孔洞。一般认为，形成疏松的主要原因是由于亚稳态的ε相发生分解，形成高压分子氮向表面逸出而形成的孔洞。有试验表明，当化合物层ε相的氮及碳总含量大于8.5％时，便会产生明显疏松。目前，关于疏松的形成原因国内外学者持有不同观点：                     ①在形成化合物过程中，铁原子由外向内迁移，而引起点阵缺陷由内向外反向迁移的结果；
       ②渗氮过程中形成的内应力是产生孔洞状疏松的主要原因；
       ③多数人认为是由于渗氮-氮碳共渗工艺参数（主要是工艺温度和工艺时间及分解率）控制不当，而使表层化合物层（主要为ε相）的氮原子重新结合成氮分子，从表面逸出，形成针孔（或孔洞）；④也有人认为：在进行气体渗氮时，NH3分解后产生的氢原子也会渗入钢中，当氢原子结合成氢分子时也会产生很大压力，从而形成孔洞。   
　　无论何种观点，都认同孔洞多在气氛实际氮势过高的情况下产生，即表面疏松的形成是由亚稳定的高氮ε相分解造成的，控制渗氮气氛氮势，限制表面含氮量，可以减轻表面疏松。
　　盐浴氮化中，悬浮渣与炉底沉渣会造成夹层疏松。
　　关于疏松的利与弊，学者们亦有不同看法：大部分人认为：疏松弊大于利，属于有害的缺陷组织，严重的疏松会降低表面硬度，增加工件表面粗糙度和影响外观。如果产生夹层疏松，在工件抛光时还可能会起皮。少数人认为：化合物层外的疏松层对提高耐磨性十分有利，其理由是：疏松可以存储润滑油，使工件（表面）具有自润滑性，减小金属间的摩擦和固着磨损倾向。关于疏松，GB11354—2005规定了它的等级，其中极细的点状疏松和夹层疏松，未列入五级评级图中，应视为不允许产生的组织缺陷。

龟山淬火

渗氮层疏松：1.氨分解率过高，
             2.表面有污物，锈斑
              3.冷却速度太慢，氨化物分解。

孤鸿踏雪

龟山淬火 发表于 2013-6-1 09:04
渗氮层疏松：1.氨分解率过高，
             2.表面有污物，锈斑
              3.冷却速度太慢，氨化物分 ...

        表面有污物、锈斑也会导致疏松的形成？
  
        “冷速太慢，导致氮化物分解”，是否意味着氮化结束后快冷（油冷或水冷）就可以避免疏松？

随风飘飘

孤鸿踏雪 发表于 2013-6-1 14:57
表面有污物、锈斑也会导致疏松的形成？
  
        “冷速太慢，导致氮化物分解”，是否意味着氮 ...

如果油冷水冷，觉得氮化就没有意义了。
氮化产品的主要优点：变形小、抗磨、耐腐蚀。

孤鸿踏雪

随风飘飘 发表于 2013-6-1 15:11
如果油冷水冷，觉得氮化就没有意义了。
氮化产品的主要优点：变形小、抗磨、耐腐蚀。 ...

氮化温度比较低，有用水冷和油冷的

随风飘飘

孤鸿踏雪 发表于 2013-6-1 15:33
氮化温度比较低，有用水冷和油冷的

通过油冷或水冷是否可以减少或避免疏松呢！

孤鸿踏雪

随风飘飘 发表于 2013-6-1 15:53
通过油冷或水冷是否可以减少或避免疏松呢！

       按照龟山版主的说法应该是这样，这需要有条件的朋友做出验证

见仁见智

　　书本上的东西，大都抄来抄去，有些说法走了样；杂志上的东西，好些是按照现象找理论套用，也会有　‘张冠李戴’　的情况存在。
　　我们是应用科学工作者，所以，针对至今尚难以解决的化合物层的疏松问题，不论是何种学说和认定的可能原因，都必须在同一钢牌号上，将其影响因素置于其中，并将白亮层的厚度处理后到达20微米以上的同一（相近）厚度，进行比对，并且能够重复，才能得出可信的判定。用老孤的话说，叫　‘验证’

aaron01

氮化、软氮化工艺形成的白亮层表面疏松，确实是个复杂的问题，机理方面就有各种说法。我个人比较倾向于冷却时的，气体（氢气、氮气）逸出机制。
有没有人有条件用氮化后快冷（水冷或油冷的），我想了解一下，碳钢零件软氮化后如果做快冷，疏松情况怎么样？据说能控制到很好的水平。

孤鸿踏雪

aaron01 发表于 2013-8-15 15:13
氮化、软氮化工艺形成的白亮层表面疏松，确实是个复杂的问题，机理方面就有各种说法。我个人比较倾向于冷却 ...

        氮化软氮化如果考虑变形量要求，是可以快冷（水冷或油冷的），而且低碳钢的奥氏体氮碳共渗一般就采用水冷，否则硬度是上不去的。

aaron01

孤鸿踏雪 发表于 2013-8-15 16:53
氮化软氮化如果考虑变形量要求，是可以快冷（水冷或油冷的），而且低碳钢的奥氏体氮碳共渗一般就 ...

这种快冷后，疏松情况如何？老孤有数据吗？

孤鸿踏雪

aaron01 发表于 2013-8-15 16:54
这种快冷后，疏松情况如何？老孤有数据吗？

      我这里做碳钢软氮化的几乎没有，所以没条件做这样的尝试

孤鸿踏雪

aaron01 发表于 2013-8-15 16:54
这种快冷后，疏松情况如何？老孤有数据吗？

      我最近做了几炉深层渗氮的产品，这个产品只有表面硬度（≥400HV1）和渗氮层深（DN=0.80~1.00）的要求，白亮层厚度要求有些离谱（0.010~0.012mm），拍了几张照片，制样不太理想（未镶嵌），我现在整理一下给你看看。

孤鸿踏雪

        不同位置的白亮层厚度和形貌

孤鸿踏雪

        惭愧，齿根与齿顶标注反了，即“齿顶白亮层=齿根白亮层”，而“齿根白亮层=齿顶白亮层”

        特此更正，由此给你带来的不变，敬请谅解

aaron01

孤鸿踏雪 发表于 2013-8-15 17:05
不同位置的白亮层厚度和形貌

今天翻旧帖，看这个白亮层的制样恐怕是有问题，崩掉了很多，是不是可以认为此试样的白亮层在20微米左右？
1毫米左右的渗层深度，怎么控制白亮层呢？10-12微米的要求，似乎不可想象，这么窄的范围？

孤鸿踏雪

aaron01 发表于 2014-4-28 17:29
今天翻旧帖，看这个白亮层的制样恐怕是有问题，崩掉了很多，是不是可以认为此试样的白亮层在20微米左右？ ...

           我看10~12μ的白层厚度，无异于天方夜谭

aaron01

这个图的话，疏松合格吗？要求是疏松小于30%的白亮层厚度。

孤鸿踏雪

aaron01 发表于 2014-12-31 15:41
这个图的话，疏松合格吗？要求是疏松小于30%的白亮层厚度。

       这是碳素钢？还是合金钢？要老孤看，这三幅均不合格？

aaron01

孤鸿踏雪 发表于 2014-12-31 16:04
这是碳素钢？还是合金钢？要老孤看，这三幅均不合格？

是低碳钢，图1是35钢，后面两幅是SPCC类型的极低碳钢。

aaron01

孤鸿踏雪 发表于 2014-12-31 16:04
这是碳素钢？还是合金钢？要老孤看，这三幅均不合格？

老孤，如果按照我们国家标准GB11354，这几张图判疏松2级有异议吗？

我心飞翔

孤鸿踏雪 发表于 2013-6-1 08:32
　　疏松是渗氮—氮碳共渗过程所产生的一种缺陷组织。疏松，通常是指分布在ε相区的黑色点状组织，实际上是 ...

太给了，原来是以为自己没抛光好的，毕竟很薄的一层

孤鸿踏雪

aaron01 发表于 2014-12-31 16:10
老孤，如果按照我们国家标准GB11354，这几张图判疏松2级有异议吗？

        孤以为按照GB/T11354疏松评级，这个疏松在2~3级之间偏向二级，所以，可以判为2级。

孤鸿踏雪

aaron01 发表于 2014-12-31 16:08
是低碳钢，图1是35钢，后面两幅是SPCC类型的极低碳钢。

          看来这是做的软氮化。这个试样确实做得很精良啊，这个层厚在什么范围？

aaron01

孤鸿踏雪 发表于 2015-1-2 10:44
看来这是做的软氮化。这个试样确实做得很精良啊，这个层厚在什么范围？ ...

白亮层厚15微米左右。