气体渗氮需要注意的几个问题

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普通气体渗氮是机械制造为广泛应用的表面强化工艺，但周期长、操作复、渗氮质量不易稳定。因此，如何稳定工艺、缩短生产周期、减注脆性就必须对生产过程的工艺参数进行控制。
1、升温方法
    最好采用阶梯升温。因为普通的箱式或井式电炉在500~600℃以下升温速度相当快，如果渗氮件随炉不加控制升温，则炉温一般在2~5h左右就可升至渗氮温度，这时工件温度尚与炉温有一差值，工件截面越大或装炉量越多，二者差值越大，因此难以准确计算出渗氮时间。采用阶梯升温法，可显著减少炉温与工件的温差，还可减小形状复杂的工件变形。阶梯升温规范决定于工件的大小、装炉量及工件形状复杂程度，一般为每升高50~100℃保温20~40min。
! Y. ^- N2 X1 x9 ]2、氨气分解率
    氨气进入渗氮炉以前必须经过干燥，常用的干燥剂有无水氯化钙、硅胶、生石灰等。从吸水效果来，以无水氯化钙为最好。干燥剂必须要有足够的体积，主要根据氨气用量凭经验选择。
    氨气分解率在实际操作中，往往控制在一个比较宽的范围。下表（1）为常用的不同温度下分解率控制范围，表（2）为氨分解率对渗层深度、硬度的影响。
8 g! X' o) u* V3 C: b

渗氮温度℃	分解率(%)
	一段渗氮	一段渗氮
510	18~35	18~25
530	25~45	30~40
550	35~55	35~55

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$ m( x" Q  S$ s! O8 c" P) f: b

氨分率(%)	渗氮层深度/mm	表面硬度(HV)
20	0.60	850
40	0.60	915
60	0.60	1000
80	0.58	850

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, C% L$ z2 Y7 S, C7 f! { 为减小渗层脆性，便于操作，节省氨气（510渗氮，分解率从30增高到50，氨气消耗量可以减少25），氨分解率尽可能提高。
3、冷却方式
7 |9 W1 \+ K; D    大多数渗氮工件是通氨随炉缓冷至150~200℃，这种冷却方式平均冷却速度约为15~25℃/h，故冷却时间很长，甚至几十个小时，一般认为缓冷使渗氮层脆性增大，另外缓冷还降低工件的抗蚀性。因此，为缩短渗氮周期，改善渗氮层性能，渗氮后以快冷为宜，甚至可以出炉油冷。为减少变形，可将平均冷却速度控制在50~80℃/h比较恰当。即将渗氮罐移出炉外或在渗氮罐与加热体之间通以压缩空气冷却。对于形状复杂，变形要求严格的工件，也可炉冷至400-500℃后将渗氮罐移出炉外空冷。
, ?% j5 N- W. F9 F, e9 g7 {" L4、炉炉量
    装炉量为根据炉罐有效尺寸、装炉方式计算出的理论装炉量的1/2~1/3较为合理。

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预先热处理：设计工程师根据零件的服役状况，应合理选择材质。低碳钢、低碳合金钢一般经过正火处理，中碳钢、中碳合金钢要调质处理。渗氮前，调质处理件的组织级别按回火索氏体中游离铁素体数量分为5级，一般零件1～3级为合格，重要零件1～2级为合格。对于变形量要求高的工件，在精磨前要进行550～600℃回火以消除机械加工应力。这一方法适用于任何氮化工艺，不能等闲视之。对于那些经线切割加工的模具，如果不预先释放应力，经过渗氮就不可避免会产生较大的畸变和翘曲。

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操作方法：
: j3 [9 \- [% s  1.渗氮前的模具必须是先经过正火或调质处理过的工件。
! z: M+ D! T3 M9 M  2.先用汽油和酒精擦洗工件表面，不得有锈斑、油污、脏物存在。
, ^5 D1 d) C( C6 H! E+ j  3.装入炉内后，对称拧紧炉盖压紧螺栓。
  4.将炉罐和炉盖进水口通入冷却水进行循环水冷。炉盖上管道外水套下端为进水，上端为
- W* K7 M8 [% I( s2 M7 u, J    出水，炉罐单独进水，单独排水，炉盖所有水管可按低进高出原则串联，由一个口进水，
    一个口排水。
  5.升温前应先送氮气排气，排气时流量应比使用时大一倍以上。

" B, ]2 N8 w: z1 N    排气10分钟后，将控温仪表设定到150℃，自动加热开关拨向开，边排气边加热，150℃保持2h排气，再将控温仪表设定到530℃，把氨气流量调小，保持炉内正压，排气口有较小气流向上的压力，当炉温升到530℃时，恒温恒流渗氮3-20h，再将氨气压力调大一点，让排气维持适中压力，渗氮4-70h，再将氨气压力调小，退氮1-2h，切断电源，停止加热，给少量氨气，使炉内维持正压，待炉温降到150℃以下方可停止供氨出炉。