氮化工艺

zhuxa

请教一下，1.莱勒图中横坐标1/K表示什么，有大神介绍一下这张图吗；2.氮势与分解率的对应关系，是绝对的吗？有受别的因素影响吗？比如氨气流量。42CrMo 的试样，工艺380*60+520*60+520*900*5.0+540*900*1.5，过程氮势控制是准的，但是脉冲氨气流量有些高，最高点15m3/h，做出来疏松占一半，还有白亮层为什么不是干干净净的，有些不一样，不知道该怎么描述，

浪子小新

1、K表示开尔文温度，比如横坐标显示1.2X10-3，代表开尔文温度为833K，转换为摄氏温度就是560度。
2、纯氨/氨+裂解氨气氛中，分解率和氮势的关系是确定的。但软氮化气氛两者的关系不是确定的。

有说得不对的地方还请指正。

wanggong

浪子小新 发表于 2021-11-15 09:29
1、K表示开尔文温度，比如横坐标显示1.2X10-3，代表开尔文温度为833K，转换为摄氏温度就是560度。
2、纯氨/ ...

开尔文温度作分母？

浪子小新

wanggong 发表于 2021-11-15 13:27
开尔文温度作分母？

我的理解应该是没有问题的。
以ε相的临界氮势的计算公式：lgrNH3-ε=(2950.23/T)-3.463，可知当横坐标为1.2X10-3（即1/T）时，可算出lgrNH3-ε=0.077。这时的0.077是和纵坐标左侧相对应。如红色曲线标注。
有理解不正确的地方，还请指正。

OACTgmq

                               
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zhuxa

浪子小新 发表于 2021-11-15 09:29
1、K表示开尔文温度，比如横坐标显示1.2X10-3，代表开尔文温度为833K，转换为摄氏温度就是560度。
2、纯氨/ ...

炉子尺寸是Φ1550*1600的，温度、氮势个人认为是合适，过程控制稳定，除了氨气流量较大；另外做了一炉515℃（600*3.0+960*1.5），氨气流量最大量9-10m3/h，白亮层没有明显疏松，但是发现类似柱状的组织，这是表面含氮量偏高的特征吗？
此外，设备氨气没有干燥，最初怀疑氨气含水较高，造成疏松；但从第二炉结果来分析，含水的影响有限。
问题：1.氨气流量大，能提供更多的活性氮原子，表面含氮量过高，氮化物亚稳形成疏松，这是造成疏松的主要原因吗？
2.氮势控制是稳定的，氨气流量根据需要自动控制，那么氨气流量大造成的这种结果的原因是什么？氮势测量不准，炉罐老化？那制定工艺除了考虑氮势外，是否还需考虑氨气流量，那么通过氮势控制氮化的的作用何在？
3.假设一下，工艺、过程控制准确，（此时氨气流量相对较小），随着炉罐老化，控制同样的氮势，需要的氨气流量是不是越来越大，这样的结果是否会造成疏松？

照片是第二炉的组织

zhuxa

zhuxa 发表于 2021-11-16 10:08
炉子尺寸是Φ1550*1600的，温度、氮势个人认为是合适，过程控制稳定，除了氨气流量较大；另外做了一炉515 ...

                               
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龟山淬火

太难了

aaron01

横坐标是温度，上面的横坐标的单位是摄氏温度，下面的是绝对温度的倒数而已。这个图重点是告诉你在什么温度下，氮势要控在什么值下，会得到什么样的表面组织。其实是铁氮相图的另外一种表现形式。
你这个工艺本就是对疏松控制不利，先强渗后扩散，你走的是渗碳工艺思路了。疏松是怎么来的，这个问题你得想明白，白亮层为什么会产生空洞。

zhuxa

aaron01 发表于 2021-11-16 13:01
横坐标是温度，上面的横坐标的单位是摄氏温度，下面的是绝对温度的倒数而已。这个图重点是告诉你在什么温度 ...

1.不清楚是在氮化阶段高氮的亚稳氮化物就已经分解产生疏松，还是在冷却阶段分解生产，或者两者兼有；2.先强渗后扩散可以节约时间，从控制疏松角度应该怎么确定工艺？，还请细讲一下

aaron01

白亮层是以氮化物为基体的点阵，氮原子固溶在晶格间隙。当经过520度高氮势段后，零件表面白亮层里固溶了较高浓度的氮原子，随后当气氛氮势下降，白亮层的内部会出现两头低，中心高的氮浓度分布，氮向两侧扩散，而此时很容易发生氮原子结合成气体分子，从而向外逃逸，过多的气体逃逸就会形成通道，从而造成较严重的疏松问题。

七月

aaron01 发表于 2021-11-29 07:49
白亮层是以氮化物为基体的点阵，氮原子固溶在晶格间隙。当经过520度高氮势段后，零件表面白亮层里固溶了较 ...

请教：那如果一直高氮势，不用扩展，不是也疏松，这个难道也是因为浓度差的关系。

aaron01

七月 发表于 2021-11-29 08:18
请教：那如果一直高氮势，不用扩展，不是也疏松，这个难道也是因为浓度差的关系。 ...

干嘛要用那么高的氮势？

七月

aaron01 发表于 2021-11-29 08:25
干嘛要用那么高的氮势？

我意思就是一段渗氮，不用扩散的那种。不是说一定很高。

江北

aaron01 发表于 2021-11-29 07:49
白亮层是以氮化物为基体的点阵，氮原子固溶在晶格间隙。当经过520度高氮势段后，零件表面白亮层里固溶了较 ...

您好，aarron版主；有几个问题请教下，麻烦了，，1.白亮层氮化物是化合物性质的，它形成之后在氮化温度下比如550℃还会分解吗，650℃退氮是能否将白层氮化物分解？2.氮化早期，氮化物白层过早的形成是不是会阻碍氮原子的吸附与扩散，从而使得氮化总深度变浅？ ，，谢谢，给看看这2个问题吧

江北

aaron01 发表于 2021-11-29 08:25
干嘛要用那么高的氮势？

aarron版主，用相对低点的氮势进行氮化来保证白亮层致密，原理是不是在保证氮化层深同时，较晚些生成白亮层化合物，而不是在早期先生成白亮层化合物，

aaron01

江北 发表于 2022-1-7 14:13
您好，aarron版主；有几个问题请教下，麻烦了，，1.白亮层氮化物是化合物性质的，它形成之后在氮化温度下 ...

氮原子运动方向也是遵守扩散定律的，当气氛渗氮能力（氮势）较高的时候，氮原子运动方向是由外向内的。
如果长时间的这种方向的渗氮，在白亮层里固溶了较高浓度的氮原子，此时，气氛如果变了，变成很低渗氮能力的氮势，那么一定时间后最表面和气氛会平衡，白亮层会在截面上出现中间高，两端低的山峰。
向外的扩散会以什么形式来实现呢？

aaron01

江北 发表于 2022-1-7 14:13
您好，aarron版主；有几个问题请教下，麻烦了，，1.白亮层氮化物是化合物性质的，它形成之后在氮化温度下 ...

白亮层是化合物构建的固溶体，伊普西隆相点阵是由Fe3N为基点，间隙固溶了氮原子的密排六方结构固溶体。固溶体的晶格间隙是有固溶度的，不可能无限溶解，也存在高温扩散现象，当氮势很低时，或者直接无渗氮能力的气氛下保温，固溶体里溶解的氮原子向内和向外同时进行。
第二个问题，氮化物形成不会影响氮原子扩散，固溶体的间隙可以向内传递氮原子扩散。

江北

aaron01 发表于 2022-1-11 07:49
白亮层是化合物构建的固溶体，伊普西隆相点阵是由Fe3N为基点，间隙固溶了氮原子的密排六方结构固溶体。固 ...

是不是这样原理：氮原子向内外同时扩散，向内的扩散以原子形式进行，向外的扩散以原子和分子的形式进行，原子态的氮是在间隙里扩散，但分子态的氮由于体积大它的扩散会导致晶格大的变形从而形成孔隙，，要想得到致密的白亮层，白亮层的形成不能过早

aaron01

江北 发表于 2022-1-12 17:26
是不是这样原理：氮原子向内外同时扩散，向内的扩散以原子形式进行，向外的扩散以原子和分子的形式进行， ...

你这段话前面全对，最后一具话不对，要想获得少/无疏松的白亮层，应该始终保持稳定的氮势，波动越小越好，气氛氮势要始终高于白亮层表面氮浓度，不给白亮层里固溶的氮原子向外扩散的机会，始终让它往里扩散。

七月

aaron01 发表于 2022-1-13 07:38
你这段话前面全对，最后一具话不对，要想获得少/无疏松的白亮层，应该始终保持稳定的氮势，波动越小越好 ...

我在想，如果这样子，我前期稍微低一点，慢慢的提高氮势，这样子是不是对疏松层有好处。

浪子小新

aaron01 发表于 2021-11-16 13:01
横坐标是温度，上面的横坐标的单位是摄氏温度，下面的是绝对温度的倒数而已。这个图重点是告诉你在什么温度 ...

单从控制疏松的角度来看，如果是二段式渗氮，也未必不可行吧。只不过问题出在他两段KN的选择与温度不匹配，导致两段的氮浓度有差异形成疏松。