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发表于 2013-8-27 15:46:04
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38CrMoAlA渗氮白层的还原处理
(北京航空航天大学 章子元 张桂芬)
钢件渗氮所形成的表面白层,可以用氢离子轰击法和氢气还原法使之部分地或全部地消除。还原后的表面出现沿晶孔隙,显微硬度和耐磨性下降,而接触疲劳强度却明显提高。还原处理可以在渗氮温度下进行。为便于控制还原工艺,必须将氢气加以稀释。普通氮气是一种经济而有效的稀释气体。
合金钢,尤其是含铝渗氮钢和一些高合金钢,常规渗氮会在其表面形成脆性大的化合物层,即白层。虽然在许多场合,白层有益无害,但在表面承载的情况下,脆性白层是不利的。此时,为了改善渗氮件的性能,对于渗氮白层,要么设法降低其脆性,要么把它消除。
降低白层脆性有两种可能的途径:一是在渗氮过程中通过控制工艺参数,抑制白层生长,使白层厚度限制在适宜的许可范围(对于大部分合金钢,白层厚度被限制在3~5μm以内为宜)。这方面的工艺方法有Floe两段渗氮、可控气氛渗氮、强溅射离子渗氮等。二是控制其相组成,改善白层脆性,其原理是单相白层结构比双相内应力小,因而脆性较小。氮碳共渗就是利用碳元素扩大ξ相区的作用,使工件表面可能形成单一的ε相白层。离子渗氮和可控气氛渗氮则可能获得单一的γ′相白层。γ′相比ε相具有更好的韧性。
此外,还可能实现无白层的光亮渗氮。气体渗氮和离子渗氮都能实现光亮渗氮,但这种工艺大大抑制了氮原子的渗入速度,延长了工艺时间,增加了生产成本,在工业生产中实际上是不可取的。
渗氮后清除白层通常采用精磨、手工研磨和抛光等机械方法,也可采用化学溶解的方法,或二者并用,但这些方法应用效果均不理想。国外曾采用氢辉光离子轰击消除白层,虽然效果不错,但采用离子渗氮炉实现这一工艺,在生产上仍存在不少困难和不便之处。
文献报道的氢还原法是比较简便易行的。该法可以在紧接气体渗氮后进行,维持原工艺温度,以氢气取代氨气即可。工艺过程大致为:⑴正常的气体渗氮;⑵渗氮结束后,先用纯氮代替氨通入,以驱除炉内渗氮气氛;⑶然后换成按一定比例的氮一氢混合气继续输入炉内;⑷达一定时间后,切断加热电源并关闭氢气,在继续输入氮气的情况下炉冷至200℃以下。
——摘自《金属热处理》(1992,NO.11) |
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