有奖征集42CrMo齿圈氮化工艺

孤鸿踏雪

       有一42CrMo内齿圈，几何尺寸为为Ф400（外圆）×Ф335（齿顶圆）×128（高），技术要求为：调质23~27HRC，氮化表面硬度≥400HV1，氮化层深度（DN）0.80~1.00。

       各位长老请支招：采用井式气氮炉加工，工艺如何制定？

tom

这么深的渗层，硬氮化做不了吧？

孤鸿踏雪

tom 发表于 2013-2-4 15:09

                               
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这么深的渗层，硬氮化做不了吧？

       什么是硬氮化？能否给个定义？

tom

硬氮化就是渗氮，常规氮化，通入纯氨分解气氛，区别于软氮化。
个人认为，这么深的渗层，硬氮化一是不容易做到，其次一味追求渗层，组织会很难看。

tom

我在网上看到了何老的对此方面的介绍，给大家分享一下：（未经何老许可，还望海涵）

1，硬氮化：学名‘渗氮’，也有人称为常规氮化。渗入钢表面的是单一的‘氮’元素，在方法上有气体法和离子法等。对于结构零件通常选用的钢种为含铬、钼、钛、铝等合金元素的专用钢，也有在其它钢种上进行渗氮的，例如不锈钢、模具钢等。渗氮处理的温度通常在480～540℃范围（既要保持工件的心部的调质硬度又要使渗氮层的硬度达到要求值），处理的时间按照要求深度不同，一般为15～70小时，甚至更长。渗氮的着眼点是希望获得较深厚度（0.1～0.65mm,也有要求更深一些的）具有高硬度的呈弥散状的合金氮化物层（即扩散层），对于出现外表层的化合物层（白亮层）则希望尽可能的浅簿，甚至希望没有。
  2，软氮化：学名‘氮碳共渗’，早期把苏联（俄罗斯）的液体法翻译为‘低温氰化’。现在国内流行的有气体法、无（低）毒液体法和离子法。渗入钢表面的元素以‘氮’为主，同时添加了‘碳’。碳的加入使表面化合物层（白亮层）的形成和性能得到某些甚至是明显的改善。这里要强调一下，和渗氮不同的地方是：氮碳共渗的着眼点是希望获得一定厚度（一般为10～20μm，也有要求20μm以上的，目前实验室里据称在碳素钢上曾经达到的厚度为110μm）硬度高、脆性小、没有或很少疏松等性能优良的白亮层，至于次表面的扩散层，按照钢种和使用要求不同虽然有时需要作某些调整，但处于次要地位了。氮碳共渗的适用广泛，几乎覆盖所有常用钢种和铸铁。以碳素钢为例，按照氮碳共渗处理的温度分为铁索体氮碳共渗（520～590℃）和奥氏体氮碳共渗（600～720℃），处理的时间一般为2～6小时，前者获得的白亮层为铁氮化合物，后者快冷后在铁氮化合物层的下面还有一层含氮奥氏体＋马氏体层（5～12μm）。为了增强和改善白亮层的性能，我国的热处理工作者还采用了在渗氮的同时又单独或组合添加硼、氧、硫、稀土等元素，做了大量的工作，并且大都不同程度的取得看得出来的效果。这种探索，至今方兴未艾，是热处理工作者孜孜以求的热点之一。
  3，‘软氮化’含义不是指获得的硬度比所谓的‘硬氮化’的硬度低，而是含有简便、省事、费用低的意思。

tom

说到工艺，我认为还与所选设备的容积、装炉量有关。

shaod

德国标准的要求
这个深度与我们所说的深度检测是不一样的，谁认识外文给查查吧

孤鸿踏雪

shaod 发表于 2013-2-4 16:50

                               
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德国标准的要求
这个深度与我们所说的深度检测是不一样的，谁认识外文给查查吧 ...

      可惜这是国内一家国内汽车企业的产品（要求），不带”洋“味

tom

孤鸿踏雪 发表于 2013-2-4 17:22

                               
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可惜这是国内一家国内汽车企业的产品（要求），不带”洋“味

估计是渗碳淬火变形控制不好，设计更改了，但设计者有点过于死板。

孤鸿踏雪

tom 发表于 2013-2-4 18:48

                               
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估计是渗碳淬火变形控制不好，设计更改了，但设计者有点过于死板。

      这只是一种猜忌而已

火与水

如果氮化层是对的，那做好使用3段式氮化，但是温度不能高，强渗、扩散时间要厂，估计得以小礼拜天。
不知有没有氮化催渗剂？

霜月

这个渗氮层深度要求可能就是传说中的深层渗氮了。

tom

霜月 发表于 2013-2-4 22:45

                               
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这个渗氮层深度要求可能就是传说中的深层渗氮了。

费劲啊，我司的风电齿圈要做到0.6都不容易。

孤鸿踏雪

霜月 发表于 2013-2-4 22:45

                               
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这个渗氮层深度要求可能就是传说中的深层渗氮了。

       我很赞同！其实这样的深层氮化，在过去并不少见。
       以下氮化数据乃一张餐巾纸老前辈在BBS的一个跟帖内容：

        一张餐巾纸（发表于2009-11-6 19:43:15）
     【工件材料】：38CrMoAl
     【工艺方法】：气体渗氮
     【工艺参数】：520℃×20h＋570℃×65h
     【渗层深度】：0.8～1.0mm
     【实测硬度】：62～62.5HRC

dqy

没做过啊 ， 但很感兴趣， 目前成熟的工艺可达多深？

潇潇暮雨

dqy 发表于 2013-2-5 09:57

                               
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没做过啊 ， 但很感兴趣， 目前成熟的工艺可达多深？

       14#楼的数据既然是一张餐巾纸老前辈提供的，应该可靠而且可信

孤鸿踏雪

希望大家继续关注这个主题

孤鸿踏雪

这两天老孤做这个产品先期试验又见鬼了：

    随炉的50CrVA试样检测：表面硬度384/381/381/378HV1，468/458/458/470HV3，577/573/478/522HV5；45~47HRC，
    随炉42CrMo齿轮废件，出炉剖切检测：表面硬度392/381/401HV1,512/493/479HV3,498/516/499HV5，47~50HRC，渗氮层深度DN=0.90

孤鸿踏雪

       大家为什么不关注这个问题呢？

吉祥如意

孤鸿踏雪 发表于 2013-4-25 13:35

                               
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大家为什么不关注这个问题呢？

我是绝对的板凳队员和忠实的观众。

孤鸿踏雪

       白亮层形貌（42CrMo产品剖检）

孤鸿踏雪

白亮层形貌（50CrVA试样）

cnszgong

氮化工件的大致工艺路线：锻件+退火+粗加工+调质（淬火+高温回火）+半精加工+稳定化+精加工+氮化。
正如我在“大字报”中说的，稳定化（消除应力）温度不能超过高温回火温度、高温回火温度和稳定化温度以及氮化温度的确定要有机结合。

孤鸿踏雪

这个产品最近做了一炉，检测结果为：
      表面硬度545/706/532/687HV0.5，642/586/666/547HV1，579/597/630/623HV3，605/672/623/649HV5，49.5~50.5HRC，基体硬度270，界限硬度320HV，渗氮层深度DN=0.85~0.86，Vs=0.020。

孤鸿踏雪

白亮层及渗氮层的氮化物

wqjtyx2012

氮化后加个校型 就更完美了

见仁见智

　　　如此深的渗氮层，比较少见。干出来并不容易。
　　　白亮层质量较好（要不要磨除不得而知），渗层中有脉状氮化物（实属难免），若有要求可评定一下等级，按相关标准的建议进行评估。
　　　尽管看戏的比唱戏的　‘厉害’，唱戏的稍有失调，即引来唏嘘声和鼓倒掌——可他自己可能一句都唱不好；殊不知　‘台上一分钟，台下十年功’

孤鸿踏雪

见仁见智 发表于 2013-5-7 07:48

                               
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　　　如此深的渗氮层，比较少见。干出来并不容易。
　　　白亮层质量较好（要不要磨除不得而知），渗层中 ...

       因为产品质量要求不高，只有化合物层厚度，渗氮层深度和表面硬度要求，所以试样（产品废件剖切）只作了一般检测，没有疏松程度、氮化物、白亮层脆性检测评定。试样也是没有经过镶嵌的。

     主要是现在公司新产品开发不断，检验员的工作量很大，工作不好安排。后期正式生产时，可以进行一次全面检测。

骑驴者何人

这个凭杨工的水平应该不是问题  同样42CrMo材料的齿圈 我们做过0.6-0.8（心部硬度加50HV0.3） 表面硬度要求600HV1     可达到700HV1  脆性1级
调质硬度26-29HRC

蓝天白云

氮化表面硬度≥400HV1，氮化层深度（DN）0.80~1.00，该渗层这么深，而硬度要求却这么低，不知道模数多大，如果模数较大，可以采用内齿圈单齿感应淬火，比氮化可经济多了

孤鸿踏雪

蓝天白云 发表于 2013-7-25 10:35
氮化表面硬度≥400HV1，氮化层深度（DN）0.80~1.00，该渗层这么深，而硬度要求却这么低，不知道模数多大， ...

      模数5的内齿圈

街角风铃

孤鸿踏雪 发表于 2013-5-6 14:24
这个产品最近做了一炉，检测结果为：
      表面硬度545/706/532/687HV0.5，642/586/666/547HV1，579/597/6 ...

杨工好，同样是表面硬度（545/706/532/687HV0.5，642/586/666/547HV1，579/597/630/623HV3，605/672/623/649HV5），为何相差那么大

孤鸿踏雪

街角风铃 发表于 2013-7-25 14:19
杨工好，同样是表面硬度（545/706/532/687HV0.5，642/586/666/547HV1，579/597/630/623HV3，605/672/623/ ...

      这个很难说是什么原因，检测硬度的试验力不同，还有检验的不确定度。

      不过，我以前多次强调过，当采用的试验力较小时，检测的表面硬度分散度是较大的，反之，则较小。从这一组检测数据看，的确如此

街角风铃

孤鸿踏雪 发表于 2013-7-25 14:48
这个很难说是什么原因，检测硬度的试验力不同，还有检验的不确定度。

      不过，我以前多次强调 ...

这么说HV是一门大学问，检测不准所有反而会误导工艺

孤鸿踏雪

街角风铃 发表于 2013-7-26 08:33
这么说HV是一门大学问，检测不准所有反而会误导工艺

看看这个描述（这是老孤的观点，仅供参考）

街角风铃

孤鸿踏雪 发表于 2013-7-26 08:50
看看这个描述（这是老孤的观点，仅供参考）

谢谢杨工，说实在的，国内的标准我也觉得很多都模棱两可，很多细节问题没讲清白

巴山夜雨

如果渗层要做到80-100丝，保温时间最少要36个小时及以上

孤鸿踏雪

巴山夜雨 发表于 2013-11-19 11:10
如果渗层要做到80-100丝，保温时间最少要36个小时及以上

什么氮化技术？在什么温度条件下氮化36小时就可以将氮化层深做到0.80~1.00mm？

倾落

老“孤”你们测硬度梯度时，有没有刻意从两个起始点测？比如在齿根部位和节圆处各选一个测量起始点，这样测量的结果是否在齿根处表现出来的HV0.5、HV1... ...  散差不会太大？我这么想是觉得：造成不同试验力测试下结果散差大的原因是因为脉状氮化物（次表面）的多少和形态导致的。

孤鸿踏雪

倾落 发表于 2013-12-14 15:16
老“孤”你们测硬度梯度时，有没有刻意从两个起始点测？比如在齿根部位和节圆处各选一个测量起始点，这样测 ...

          我们一般是根据国家标准，在齿面的节园位置检测，如果顾客有特殊要求，以顾客要求为准。

倾落

孤鸿踏雪 发表于 2013-12-15 15:41
我们一般是根据国家标准，在齿面的节园位置检测，如果顾客有特殊要求，以顾客要求为准。 ...

老“孤”你似乎没明白我意思！ 我是说你可以刻意去测试不同试验力下齿根部位的硬度梯度，探究下节圆部位在不同试验力下硬度散差大的原因。

孤鸿踏雪

倾落 发表于 2013-12-15 17:48
老“孤”你似乎没明白我意思！ 我是说你可以刻意去测试不同试验力下齿根部位的硬度梯度，探究下节圆部 ...

          呵呵，确实没有理解你的意思，在以后的工作中，可以关注你提出的建议

倾落

孤鸿踏雪 发表于 2013-12-15 18:24
呵呵，确实没有理解你的意思，在以后的工作中，可以关注你提出的建议 ...

我的回复充其量就是个想法。谈不上建议！有时多走一步，或许是无用功，但兴许有新的发现。

chenquande

我公司的42CrMo工件，采用箱式多用炉，500℃×3h+530℃×14h，120℃油冷，渗层0.45mm，硬度600-650HV10，白亮层≦25um，脆性、氮化物、疏松等级≤2级。

孤鸿踏雪

chenquande 发表于 2014-1-17 09:56
我公司的42CrMo工件，采用箱式多用炉，500℃×3h+530℃×14h，120℃油冷，渗层0.45mm，硬度600-650HV10，白 ...

关于脆性、氮化物级别和疏松等级，可否提供一些照片来？

vickivickivicki

给你个实际操作后的数据参考，该材料等离子氮化保温时间40小时，温度540左右，渗层0.3-0.34之间

孤鸿踏雪

vickivickivicki 发表于 2014-3-3 11:48
给你个实际操作后的数据参考，该材料等离子氮化保温时间40小时，温度540左右，渗层0.3-0.34之间 ...

         这个渗速并不快吗？有什么优势？

vickivickivicki

孤鸿踏雪 发表于 2014-3-3 14:03
这个渗速并不快吗？有什么优势？

其实我在网上书上看的很多资料都是8-12小时就可以渗进去0.2-0.3，从实际数据看，我个人表示怀疑。本人做离子氮化6.7年，完整开了有600多炉子，所谓的一个小时0.01深度不科学。至于您说的优势，我想离子氮化比任何一种氮化方式都要高级，具体什么优势网上很多。

孤鸿踏雪

vickivickivicki 发表于 2014-3-3 14:09
其实我在网上书上看的很多资料都是8-12小时就可以渗进去0.2-0.3，从实际数据看，我个人表示怀疑。本人做 ...

        “所谓的一个小时0.01深度不科学”，这是因为你的理解有问题，这个渗速肯定是一开始的渗速，到达一定程度，速度就会变的缓慢，这是个常识。
       至于“一个小时0.01深度”的渗速能够持续多长时间，或者说持续到什么深度，这个是难以量化的。

       “离子氮化比任何一种氮化方式都要高级”，这个结论太绝对，否则，其它氮化方法早就被淘汰了。目前，氮化技术很多，例如盐浴氮化、气体氮化、固体氮化、离子氮化，低压脉冲氮化以及您所推介的等离子氮化，应该说各有利弊，没有哪一种氮化技术只有优点而没有弊端

孤鸿踏雪

vickivickivicki 发表于 2014-3-3 14:09
其实我在网上书上看的很多资料都是8-12小时就可以渗进去0.2-0.3，从实际数据看，我个人表示怀疑。本人做 ...

       看看这个附件