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的分解率越小;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(mo)的去除(chu)
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(shang)時發(fa)生(sheng)分(fen)解,并與鋼(gang)表(biao)面(mian)的鈍(dun)化膜發(fa)生(sheng)作(zuo)用:
氯化銨(an)與鈍化膜作用的結果(guo),鈍化膜受到破壞,從(cong)而使滲氮正常(chang)進行。
2. 滲(shen)氮介(jie)質及(ji)設備(bei)
滲氮(dan)用氨(an)(an)氣(qi)(qi)采用工業合成液氨(an)(an),滲氮(dan)可(ke)在(zai)井式(shi)氣(qi)(qi)體(ti)滲氮(dan)爐(lu)(lu)中進(jin)(jin)行(xing),也可(ke)在(zai)氣(qi)(qi)體(ti)滲碳爐(lu)(lu)中進(jin)(jin)行(xing)。氨(an)(an)氣(qi)(qi)由(you)液氨(an)(an)瓶經過流量劑、干燥箱進(jin)(jin)入滲氮(dan)罐,爐(lu)(lu)罐要求密封,罐內溫度及氣(qi)(qi)流應盡可(ke)能均(jun)勻。
用(yong)氨氣分(fen)解(jie)率測定計測量(liang)氮(dan)和氫的體積(ji)與廢(fei)氣總(zong)體積(ji)之比,用(yong)以表示(shi)氨分(fen)解(jie)的程度。
3. 不銹鋼零件滲(shen)氮工(gong)藝規范
滲氮(dan)(dan)溫度(du)一(yi)般在500~580℃。不銹鋼(gang)(gang)滲氮(dan)(dan)時,由于鋼(gang)(gang)中的合金元素(su)含量較(jiao)高,使氮(dan)(dan)原子(zi)在鋼(gang)(gang)中擴(kuo)散困難,因此滲氮(dan)(dan)處理的時間(jian)都比較(jiao)長。而且(qie)當滲氮(dan)(dan)層(ceng)(ceng)達(da)到一(yi)定厚度(du)時,再延長滲氮(dan)(dan)時間(jian),滲氮(dan)(dan)層(ceng)(ceng)厚度(du)無明顯增(zeng)加,所(suo)以(yi)不銹鋼(gang)(gang)的滲氮(dan)(dan)層(ceng)(ceng)一(yi)般很薄。
滲(shen)(shen)氮(dan)速度(du)(du)(du)隨(sui)滲(shen)(shen)氮(dan)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)提高而增(zeng)加,但不像結構鋼那樣增(zeng)加得比較大,并且提高滲(shen)(shen)氮(dan)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)還將引起滲(shen)(shen)氮(dan)層硬度(du)(du)(du)的(de)顯著下降。因此不銹鋼的(de)滲(shen)(shen)氮(dan)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)一(yi)般不能太高。除在高溫(wen)(wen)下工作的(de)零件(jian)應(ying)采用(yong)較高的(de)滲(shen)(shen)氮(dan)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)外(wai),對于(yu)以提高耐(nai)磨性為主的(de)不銹鋼零件(jian),其滲(shen)(shen)氮(dan)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)都比較低。
常用的不銹鋼零件的滲氮工藝(yi)規范(fan)見(jian)表(biao)3-17。
從生產實踐中不難(nan)看(kan)出,溫(wen)度(du)(du)對滲(shen)氮(dan)層(ceng)表(biao)面硬度(du)(du)及層(ceng)深(shen)的(de)(de)(de)影響顯(xian)著。溫(wen)度(du)(du)越低(di),滲(shen)氮(dan)層(ceng)表(biao)面硬度(du)(du)越高,滲(shen)層(ceng)越淺,變形量越小;反之,滲(shen)氮(dan)層(ceng)表(biao)面硬度(du)(du)降(jiang)低(di),層(ceng)深(shen)增(zeng)(zeng)加,變形量增(zeng)(zeng)大(da)。同時(shi),滲(shen)氮(dan)后的(de)(de)(de)硬度(du)(du)不僅取決于(yu)溫(wen)度(du)(du),還與(yu)氨(an)的(de)(de)(de)分(fen)解率有關。滲(shen)氮(dan)時(shi)間(jian)取決于(yu)所(suo)要求的(de)(de)(de)滲(shen)氮(dan)深(shen)度(du)(du)及滲(shen)氮(dan)溫(wen)度(du)(du)。由(you)于(yu)滲(shen)氮(dan)是在較(jiao)低(di)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)下(xia)進行的(de)(de)(de),所(suo)以滲(shen)氮(dan)速(su)率甚低(di)。與(yu)滲(shen)碳相比(bi),滲(shen)氮(dan)層(ceng)深(shen)度(du)(du)比(bi)滲(shen)碳層(ceng)淺,過深(shen)的(de)(de)(de)滲(shen)氮(dan)層(ceng)則需要更(geng)長時(shi)間(jian)的(de)(de)(de)滲(shen)氮(dan)。
4. 不銹鋼(gang)零件滲氮(dan)后的檢查
不銹鋼滲氮(dan)零件的質(zhi)量檢(jian)查,一般(ban)包括外觀(guan)、金相組織、滲層深度、表面硬度、脆性(xing)及變形(xing)等。