為了縮短氮化周期,并使氮化工藝不受鋼種的限制,在近一、二十年間在原氮化工藝基礎(chǔ)上發(fā)展了軟氮化和離子氮化兩種新氮化工藝
軟氮化實質(zhì)上是以滲氮為主的低溫碳氮共滲,鋼的氮原子滲及的同時,還有少量的碳原子滲入,其處理結(jié)果與前述一般氣體氮相比,滲層硬度較低,脆性較小,故稱為軟氮化。
1.軟氮化方法,軟氮化方法分為氣體軟氮化和液體軟氮化兩大類。目前國內(nèi)生產(chǎn)中應用最廣泛的是氣體軟氮化。<,br>氣體軟氮化是在含有活性碳、氮原子的氣氛中進行低溫碳、氮共滲,常用的共滲介質(zhì)有尿素、甲酰胺和三乙醇胺,它們在軟氮化溫度下發(fā)生熱分解反應,產(chǎn)生活性碳、氮原子。
活性碳、氮原子被工件表面吸收,通過擴散滲入工件表層,從而獲得以氮為主的碳氮共滲層。
氣體軟氮化溫度常用560-570℃,因該溫度下氮化層硬度值最高。氮化時間常為2-3小時,因為超過2.5小時,隨時間延長,氮化層深度增加很慢。
2.軟氮化層組織和軟氮化特點:鋼經(jīng)軟氮化后,表面最外層可獲得幾微米至幾十微米的白層,它是由ε相、γ`相和含氮的滲碳體Fe3(C,N)所組成,次層為0。3-0。4毫米的擴散層,它主要是由γ`相和ε相組成。
軟氮化具有以下特點:
(1)處理溫度低,時間短,工件變形小。
(2)不受鋼種限制,碳鋼、低合金鋼、工模具鋼、不銹鋼、鑄鐵及鐵基粉未冶金材料均可進行軟氮化處理。工件經(jīng)軟氮化后的表面硬度與氮化工藝及材料有關(guān)。
3.能顯著地提高工件的疲勞極限、耐磨性和耐腐蝕性。在干摩擦條件下還具有抗擦傷和抗咬合等性能。
4.由于軟氮化層不存在脆性ξ相,故氮化層硬而具有一定的韌性,不容易剝落。
因此,目前生產(chǎn)中軟氮化巳廣泛應用于模具、量具、高速鋼刀具、曲軸、齒輪、氣缸套等耐磨工件的處理。
應注意的是,氣體軟氮化目前存在問題是表層中鐵氮化合物層厚度較薄(0.01-0.02mm),且氮化層硬度梯度較陡,故不宜在重載條件下工作。另外,在氮化過程中,爐中會產(chǎn)生HCN這種有毒氣體,因此生產(chǎn)中要注意設(shè)備的密封,以免爐氣漏出污染環(huán)境。