零件氮化后表面硬度合格，是否必须有白亮层？

霜月

气体氮化或软氮化，技术要求除了表面硬度、氮化深度等外，对白亮层都有深度要求，如果零件表面硬度达到要求，有无白亮层对使用有多大影响？

孤鸿踏雪

        并非如此，过去对航空件一般都不允许有白亮层存在，但基于当时的工业技术水平和条件，无法实现“无白亮层的氮化生产作业”，所以，往往在氮化结束后对已经形成白亮层的产品进行“去白亮层处理”

孤鸿踏雪

看看这篇文章（摘要）

     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）

霜月

我接触的氮化零件不多，但无一例外的图纸上都有白亮层厚度要求，热处理后白亮层没达到要求往往都被判为不合格。

枯木望春

      结构钢渗氮表面是否要白亮层的问题，要看零件的服役条件而定。如果零件承载应力很大，又有动态疲劳要求，白亮层是有害的，特别是ε＋γ，双相组织和有疏松层的白亮层。如果服役的承载应力较小，以摩擦磨损为主，或者有腐蚀磨损、腐蚀疲劳条件下工作的零件，附加致密性优良的白亮层则是必需的。
     科技领域里的所谓 ‘原则’，只能供分析、决定具体问题时的参考，不是定论；如果是新品或者没有把握，则以台架试验或者实用结果来判别，也就是 ‘实践是检验真理的唯一标准’ 。因为，人类在自然科学面前，永远只是一名小学生。
    （注：我是个不识时务的人，发帖和回帖，题外话较多，很多人有反感。其实不必如此，看者撇嘴笑一笑，也就过去了）

霜月

枯木望春 发表于 2013-1-6 10:18

                               
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结构钢渗氮表面是否要白亮层的问题，要看零件的服役条件而定。如果零件承载应力很大，又有动态疲劳要 ...

您老是我很敬佩的人之一，您说的那些题外话对我而言，都很精辟。
我有这一疑问，是在好几年前，试制一个汽车变速器中的小齿轮时，国外来的图纸上规定白亮层厚度0.009~0.015mm，材料是16MnCr5，当初采用的是离子氮化，氮化的结果其他都合格，就是白亮层达不到要求的厚度，我们也委托其他公司氮化过，也是白亮层浅甚至没有，设计人员和检验人员都按图纸判为不合格，后来公司将该零件改为采购成品，没机会再接触，而我们的离子氮化炉也不知所踪。

孤鸿踏雪

霜月 发表于 2013-1-6 10:04

                               
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我接触的氮化零件不多，但无一例外的图纸上都有白亮层厚度要求，热处理后白亮层没达到要求往往都被判为不合 ...

        记得一张餐巾纸老前辈在热处理论坛发过一个帖子，是说已开发出一种新概念多用氮化炉，可以实现无白亮层的可控渗氮，或获得韧性（单相）白亮层。

枯木望春

霜月 发表于 2013-1-6 11:46

                               
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您老是我很敬佩的人之一，您说的那些题外话对我而言，都很精辟。
我有这一疑问，是在好几年前，试制一个 ...

霜月高工：您好！

    你年轻有为，技术精湛，谦虚善良，深得两个论坛的许多会员的尊重——我也是其中的一员。

    离子氮化我没有亲自干过，从报道的资料看，离子氮化应该可以获得一定厚度的白亮层。可能当时领导层只看到那个零件的现金价值，看不到掌握一项技术的潜在经济价值，没有抓住机会出面组织相关人员集中精力解决该问题，于是，后来 ‘我们的离子氮化炉也不知所踪’。

    国有企业家大业大，领导层大都只关心他们的GDP业绩，对科技人员的贡献和才智发挥向来就不当一回事——仅廉价工具而已。这里引出有点回味的个人经历，我是在某国营厂干工模具热处理工艺工作的，一干就是二十多年，默默无闻，普通一员，在上层眼中没有什么分量——彼此如同陌生人。后来离开了该厂调至另一厂。半年多了，从老厂传来消息，说公司经理在作业会上大拍桌子，连喊带骂，责问是谁把***（指我）放走的？！原因是产品制造车间的专用高速钢刀具越来越不好用，成了一个瓶颈问题，公司经理说，去把***叫来，问问是怎么一回事？车间主任说，***已经调走了，走半年多了。
     听到这则消息，我仰天大笑！
    上网几年看到，我们热处理好多技术人员，对深入探索技术非常渴望，这是握有经济支配权的他们无法理解的—— ‘饱汉不知饿人饥’ 。科技人员当宝贝的设备，他们则视为垃圾（美其名曰：闲置设备），任意处理掉是常有的现象。然而，他们的败家也为民营专业厂的兴起提供了机遇和空间

秦时明月

枯木望春 发表于 2013-1-6 15:53

                               
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霜月高工：您好！    你年轻有为，技术精湛，谦虚善良，深得两个论坛的许多会员的尊重——我也是其中的一 ...

一个有经验技术人员在企业的作用，只有在他（她）离开后才能显现出来。

潇潇暮雨

秦楼明月 发表于 2013-1-6 15:59

                               
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一个有经验技术人员在企业的作用，只有在他（她）离开后才能显现出来。 ...

       过去就有许多颇具讽刺意味的案例，某科技人员累得吐血，获患了癌症（晚期），领导这才给与相当的关注：要送最好的医院，要做全面的体检，要不惜一切代价挽救这位“中流砥柱”的生命......好不悲催啊

dhzhou888

有些热作模具钢如ASSAB8407就推荐不要白亮层。
氮化及软氮化处理产生的高硬度表层，有很好的耐磨性和抗侵蚀性，但相对而言其韧性较差，容易因受到机械应力和热应力的冲击而产生裂痕或剥离，特别是氮化后表面出现白亮氮化层时危险性增大。氮化前，钢材必须硬化，且回火温度必须高于氮化温度25-50℃。在510℃氨气中氮化或480℃的75%氢气和25%氮气的混合气氛中离子氮化，都能得到大于1100HV0.2的表层硬度，一般推荐离子氮化，因为其氮势较容易控制， 特别是能满足热作模应避免产生“氮化白层”的建议。当然，严格控制的气体氮化，同样能获得满意的结果。8407 也可以在可控气氛或盐浴中进行软氮化。

dhzhou888

对于很多机械零件，白亮层是有要求的，达不到要求就不合格。

霜月

以前曾做过内齿圈的气体软氮化试验，图纸要求白亮层0.009~0.015mm范围，但实际软氮化后表面白亮层厚度深浅不一，浅的只有0.005mm，厚的已超上限，达0.02mm，台架寿命试验结果：化合物层厚度对疲劳寿命无明显影响。

孤鸿踏雪

霜月 发表于 2013-1-19 22:09

                               
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以前曾做过内齿圈的气体软氮化试验，图纸要求白亮层0.009~0.015mm范围，但实际软氮化后表面白亮层厚度深浅 ...

     原因有多种，最可能的是：1. 没有经过预氧化处理，2. 检测白亮层厚度时，试样没有镶嵌。

霜月

孤鸿踏雪 发表于 2013-1-20 11:57

                               
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原因有多种，最可能的是：1. 没有经过预氧化处理，2. 检测白亮层厚度时，试样没有镶嵌。 ...

产品经过预氧化处理，但设备是井式渗碳炉，不是专门的氮化炉，没有控制手段。
剖检产品，没有镶嵌，有影响？

aaron01

白亮层是硬而脆的相，制样时一个不小心就会造成脱落现象，影响测量。所以有在镶嵌时拿锡箔或铜片将零件表面仔细保护好的做法的。

孤鸿踏雪

霜月 发表于 2013-1-20 12:17

                               
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产品经过预氧化处理，但设备是井式渗碳炉，不是专门的氮化炉，没有控制手段。
剖检产品，没有镶嵌，有影 ...

     井式渗碳炉做氮化，其炉温和气氛的均匀性都要比专用氮化炉逊色一些。

     如果试样未经镶嵌，直接磨制，因白亮层是硬而脆的化合物相，在磨制和抛光过程中，容易碎裂脱落，所以可能有的地方根本就看不到白层

孤鸿踏雪

孤鸿踏雪 发表于 2013-1-20 13:47

                               
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井式渗碳炉做氮化，其炉温和气氛的均匀性都要比专用氮化炉逊色一些。

     如果试样未经镶嵌，直接 ...

      呈锯齿状的白亮层分布有两种情况：
      1. 是氮化所采用的氮势不受控，时间短，来不及形成完整而相对均匀地白层厚度便已经结束；
      2. 没有镶嵌的试样在磨制和抛光时，试样局部区域（轮边）碎裂、脱落。

霜月

估计两种情况都存在，只是现在我们公司自己不做氮化零件了，也就没有机会再做相关的试验。

沧桑岁月

差别真的很大。
白亮层必须保证。国外对这个方面控制非常严格，对于耐磨件均有白亮层深度的要求。