氣體滲氮是把不銹鋼零件放在含氮的氣體介質中,加熱到520~560℃進行滲氮處理。在滲氮處理時,部分氨分解成活性氮原子和氫,分解反應如下:2NH3=2[N]+3H2(吸熱反應)活性[N]原子只有一小部分被鋼吸收,大部分都互相結合成N2,與H2一起排出爐外。向滲氮爐中供給的NH3氣流量越大,則NH3的分解率越??;反之分解率越大。通過調節NH3的流量便可控制NH3的分解率,這在滲氮過程中非常重要。



1. 不銹鋼鈍化膜的去除 


   不銹鋼中含有大量合金元素,如鉻、鎳、鉬、鎢等,這些元素與空氣中的氧接觸,在工件表面形成一層極薄而致密的氧化膜,即鈍化膜。這層鈍化膜在滲氮時不易破壞,從而阻礙了氮原子的滲入。


   為使滲氮過程順利進行,必須消除妨礙不銹鋼滲氮的氧化膜(即鈍化膜,如Cr2O3之類的氧化物),所以不銹鋼零件在裝爐前應進行噴砂和嚴格的脫脂清洗,并在適當濃度的(質量15%HCI溶液)鹽酸溶液中侵蝕進行活化處理,活化處理后應盡快裝爐滲氮。馬弗罐內應事先加入氯化銨催滲,加入量按100~150g/㎡計算為宜,注意排氣管被氯化銨結晶堵塞,及時用鐵絲疏通,排氣時全開排氣孔和掛試棒孔,使氯化銨白煙排出爐外。氯化銨的催滲原理是:氯化銨在加熱到300℃以


  上時發生分解,并與鋼表面的鈍化膜發生作用:


式 1.jpg


   氯化銨與鈍化膜作用的結果,鈍化膜受到破壞,從而使滲氮正常進行。



2. 滲氮介質及設備 


   滲氮用氨氣采用工業合成液氨,滲氮可在井式氣體滲氮爐中進行,也可在氣體滲碳爐中進行。氨氣由液氨瓶經過流量劑、干燥箱進入滲氮罐,爐罐要求密封,罐內溫度及氣流應盡可能均勻。


   用氨氣分解率測定計測量氮和氫的體積與廢氣總體積之比,用以表示氨分解的程度。



3. 不銹鋼零件滲氮工藝規范 


   滲氮溫度一般在500~580℃。不銹鋼滲氮時,由于鋼中的合金元素含量較高,使氮原子在鋼中擴散困難,因此滲氮處理的時間都比較長。而且當滲氮層達到一定厚度時,再延長滲氮時間,滲氮層厚度無明顯增加,所以不銹鋼的滲氮層一般很薄。


   滲氮速度隨滲氮溫度的提高而增加,但不像結構鋼那樣增加得比較大,并且提高滲氮溫度還將引起滲氮層硬度的顯著下降。因此不銹鋼的滲氮溫度一般不能太高。除在高溫下工作的零件應采用較高的滲氮溫度外,對于以提高耐磨性為主的不銹鋼零件,其滲氮溫度都比較低。


   常用的不銹鋼零件的滲氮工藝規范見表3-17。



   從生產實踐中不難看出,溫度對滲氮層表面硬度及層深的影響顯著。溫度越低,滲氮層表面硬度越高,滲層越淺,變形量越??;反之,滲氮層表面硬度降低,層深增加,變形量增大。同時,滲氮后的硬度不僅取決于溫度,還與氨的分解率有關。滲氮時間取決于所要求的滲氮深度及滲氮溫度。由于滲氮是在較低的溫度下進行的,所以滲氮速率甚低。與滲碳相比,滲氮層深度比滲碳層淺,過深的滲氮層則需要更長時間的滲氮。



4. 不銹鋼零件滲氮后的檢查 


   不銹鋼滲氮零件的質量檢查,一般包括外觀、金相組織、滲層深度、表面硬度、脆性及變形等。






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