氣體氮化的注意要點(diǎn)

時(shí)間：2013-08-27 11:13:48 來(lái)源：作者：

馬文斌1, 李峰2

( 1. 中國(guó)第一重型機(jī)械集團(tuán)公司軋輥電站事業(yè)部助理工程師, 黑龍江富拉爾基161042; 2. 中國(guó)第一重型機(jī)械集團(tuán)公司軋輥電站事業(yè)部工程師, 黑龍江富拉爾基161042)

摘要: 通過(guò)理論分析, 以及實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn), 總結(jié)歸納出氣體氮化成功的幾大要點(diǎn), 即溫度、分解率、爐壓、時(shí)間。

關(guān)鍵詞: 氮化; 溫度; 氨分解率; 爐壓

中圖分類號(hào): TG156.8+2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: B 文章編號(hào): 1673- 3355 ( 2008) 03- 0025- 02

氣體滲氮(包括滲氮和氮碳共滲)以其理論淺顯易懂、實(shí)際操作簡(jiǎn)單而得以推廣應(yīng)用。滲氮工藝對(duì)材料的適用面非常廣, 一般的鋼鐵材料均可進(jìn)行滲氮處理。它能提高工件的表面硬度, 使其耐磨、抗疲勞性能優(yōu)良, 同時(shí)還能抵抗大氣和水的腐蝕。氣體滲氮現(xiàn)主要采用井式電爐加熱, 氨氣作為滲氮介質(zhì), 優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備維修、維護(hù)容易,工藝操作簡(jiǎn)單宜于調(diào)整。氨分解率的測(cè)定多采用玻璃制的氨分解率測(cè)定儀為主(有的采用電子氫含量測(cè)定儀), 這樣測(cè)定數(shù)據(jù)安全可靠, 而電子氫含量測(cè)定儀會(huì)隨著設(shè)備的老化而偏差極大。氮化爐內(nèi)壓強(qiáng)一般采用U形管或膜盒壓力表測(cè)定。

1 原熱處理工藝及結(jié)果

以氣體滲氮為例說(shuō)明。原氮化工藝是: 510℃, 氨分解率18%～40%, 時(shí)間長(zhǎng)短視氮化層深而定, 一般按0.01 mm/h計(jì)算即可, 爐內(nèi)壓強(qiáng)不做具體規(guī)定, 氮化階段結(jié)束后罐冷至100 ℃以下出爐。這樣的工藝在實(shí)際生產(chǎn)執(zhí)行時(shí), 爐內(nèi)始終保持在微正壓狀態(tài)下。而這樣的工藝無(wú)論對(duì)小爐子(!600mm×1 200mm)或是大爐子("1 600mm×2 500mm或×5 000 mm)均相同, 并且也沒(méi)有考慮爐子的裝爐量多少的影響。因此而造成的結(jié)果是: 小爐子生產(chǎn)出的產(chǎn)品均合格,包括硬度的均一性以及工件顏色; 大爐子在裝爐量比較小的情況下均合格, 而裝爐量大時(shí), 靠近爐底的工件顏色及硬度均可以, 裝在爐子中、上方的工件顏色比較亮,硬度嚴(yán)重不均。

2 原因分析

對(duì)于原熱處理工藝進(jìn)行分析, 其溫度、分解率、時(shí)間均沒(méi)有不適合, 進(jìn)而再觀察結(jié)果, 得出其原因是主要與爐壓有關(guān)。小爐子, 由于爐子小, 裝爐量大小對(duì)爐壓影響不是非常大, 氮化后的效果基本都可以。對(duì)于大爐子, 在裝爐量不大時(shí), 氨氣主要在爐底部進(jìn)入罐內(nèi), 這樣氣體能立即與工件反應(yīng)。而裝爐量很大時(shí), 由于爐內(nèi)壓強(qiáng)是微正壓, 在爐內(nèi)中、上方的工件均沒(méi)有時(shí)間與氣體充分接觸,在這種情況下, 氣體僅是在工件上“路過(guò)”, 氣體分子對(duì)表面的沖擊力不大, 基本沒(méi)有產(chǎn)生壓力, 根本沒(méi)有時(shí)間與之化合, 其造成的結(jié)果必然是從下而上工件顏色依次減弱、硬度依次減少、層深依次減小, 最終導(dǎo)致工件氮化不合格。

3 新工藝制定及實(shí)施

基于以上原因及其分析, 氣體氮化成功的關(guān)鍵在于爐壓, 即爐內(nèi)氣體的壓強(qiáng)。通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐表明, 無(wú)論大爐子還是小爐子, 也無(wú)論裝爐量多少, 只要保證爐內(nèi)氣體壓強(qiáng)在一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶?/span>,就完全能保證氣體氮化成功。新工藝是這樣制定的: 510 ℃ ; 氨分解率18%～40%; 時(shí)間長(zhǎng)短視氮化層深而定, 一般按0.01 mm/h計(jì)算即可; 爐內(nèi)壓強(qiáng)始終保持在5 kPa左右(爐內(nèi)壓強(qiáng)用膜盒壓力表測(cè)定); 氮化階段結(jié)束后罐冷至100 ℃以下出爐。這樣的工藝與原來(lái)的相比, 雖然只增加了爐內(nèi)壓強(qiáng)一項(xiàng), 但這樣能使?fàn)t內(nèi)的氣體與工件充分接觸, 有充足反應(yīng)時(shí)間, 避免了僅僅是“路過(guò)”的現(xiàn)象, 當(dāng)然同時(shí)還要控制好爐溫和氨分解率。通過(guò)此工藝, 結(jié)果是工件顏色均一、硬度均一、層深均一。這樣的工藝在執(zhí)行時(shí)從來(lái)沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)返修品, 進(jìn)而用生產(chǎn)實(shí)踐證明了工藝的正確性。

4 工藝的推廣

氣體氮化的工藝, 即控制其溫度、爐壓、分解率、時(shí)間, 對(duì)于氣體氮碳共滲(軟氮化)也同樣適用。這樣的工藝推廣到!3 500 mm×1 500 mm的爐子上, 實(shí)踐表明, 其效果也非常好, 并且采用這樣的工藝, 完全可以省去"3 500 mm×1 500mm爐子爐蓋上的風(fēng)機(jī)。在軟氮化時(shí), 采用控制其溫度、時(shí)間、爐壓, 對(duì)于其軟氮化的效果也是極其理想的, 爐內(nèi)壓強(qiáng)一般在12 kPa左右。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)在生產(chǎn)中的摸索, 歸納總結(jié)出來(lái)的氣體氮化工藝, 從而再作用于生產(chǎn), 指導(dǎo)生產(chǎn)。氣體氮化時(shí), 溫度、時(shí)間很好控制, 關(guān)鍵在于氨分解率和爐壓, 要在保證爐壓的基礎(chǔ)上, 控制好分解率。在氨通量不變的情況下, 提高爐壓, 分解率隨之上升, 因此要加大氨通量才能保證分解率。

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