金属热处理工艺(15).doc
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般渗层中含氮量超过50%时,容易出现这种现象。渗层中含氮量过低,使渗层过冷奥氏体稳定性降低,淬火后在渗层中会出现屈氏体网,因此,渗层含碳量不应低于0.1%。三、氮碳共渗(软氮化)如前所述,软氮化最早是由低温氰化发展起来的。发现结构钢在30—45%NaCN或30—35%KCNO溶盐中于570℃氰化1—3小时后快冷,可以得到表面硬度HVS00—800,深0.15mm的氮化层。这样,抗擦伤性能,疲劳强度和耐磨性大为提高。这种处理方法具有普通气体渗氮的优点,但处理时间短,而且表面形成的相(含碳)层韧性好,适用于碳素钢、合金钢,铸铁及粉末冶金材料,因而获得迅速的发展。但是,由于氰盐有毒,对操作者很不安全,为了克服这一缺点,根据软氮化的本质是低温氮碳共渗这一前提,发展了各种方法的气体氮碳共渗。目前该种方法已广泛地用于楔具,量具,刀具以及耐磨、承受弯曲疲劳的零件中。1.氮碳共渗的组织和性能与钢的渗氮不同,氮碳共渗在渗氮同时还有碳的渗入。但是由于温度低,碳在。相中的溶解度仅为氮在-Fe中溶解度的1/20。因此,扩散速度很慢,结果在表面很快形成极细小的渗碳体质点,作为碳氮化合物的结晶中心,促使表面很快形成及层。根据Fe-C-N三元状态图,可能出现的相仍为、和相.但碳在e相中有很大的溶解度,而在相和相中则极小。软氮化的渗层组织一般表面为自亮层,又称化合物层,其主要为相,视碳、氮含量不向,尚有少量相和Fe3C。试验表明,单一的相具有最佳的韧性。在化合物层以内则为扩散层,这一层组织和普通渗氮相同,主要是氮的扩散层。因此,扩散层的性能也和普通气体渗氮相同,若为具有氮化物形成元素的钢,则软氮化后可以显著提高硬度。化合物层的性能与碳氮含量有很大关系。含碳量过高,虽然硬度较高,但接近于渗碳体性能,脆性增加;含碳量低,含氮量高,则趋向于纯氮相的性能,不仅硬度降低,脆性也反而提高。因此,应该根据钢种及使用性能要求,控制合适的碳,氮含量。氮碳共渗后应该快冷,以获得过饱和的。固溶体,造成表面残余压应力,可显著提高疲劳强度。氮碳共渗后,表面形成的化合物层也可显著提高抗腐蚀性能。2.氮碳共渗的工艺参数(1)介质连续式作业炉一般采用吸热式气氛和氨气的混合气体积比1:1为最佳,此时碳含量适宜,因而有最好的性能。在周期式作业炉中所采用的介质种类较多.我国常用的有尿素、甲酰胺、三乙醇胺,以及醇类加氨气等。采用不同的介质,共渗层中碳、氮含量则有所不同,将对共渗层性能有影响,应该根据试验来确定。(2)温度和时间共析温度为565℃。接近此温度时-Fe对氮有最大溶解度,故一般氮碳共渗温度为570℃,共渗后快冷可显著提高疲劳强度。温度过高,化合物层增厚,容易出现疏松,且高于共析温度后,渗层中出现相,快冷后出现马氏体,使变形增大;低于570℃,不仅速度慢,性能也差。共渗保温时间根据层深要求而定,一般为l一6小时。5.5渗硼1:定义:将钢的表面身渗入硼元素以获得铁的硼化物的工艺。2:目的:渗硼能显著提高钢件表面硬度(HVl300—2000)和耐磨性,以及具有良好的红硬性及耐蚀性,故获得了很快的发展。一、渗硼层的组织性能铁的表面渗入硼后,例如在1000℃渗硼,由于硼在-Fe中的溶解度很小,因此立即形成硼化物Fe2B,再进一步提高浓度则形成硼化物FeB。硼化物的长大,系靠硼以离子的形式,通过硼化物至反应扩散前沿Fe-FelB及Fe2B-FeB界面上来实现。因此,渗硼层组织自表面至中心只能看到硼化物层,如浓度较高,则表面为FeB,其次为Fe2B,呈梳齿状楔入基体。当渗硼层由FeB和Fe2B两相构成时,在它们之间将产生应力,在外力(特别是冲击载荷)作用下,极易产生裂缝而剥落。在渗硼过程中,随着硼化物的形成,钢中的碳被排挤至内侧,因而紧靠硼化物层将出现富碳区,其深度比硼化物区厚得多,称扩散区。硅在渗硼过程中也被内挤而形成富硅区。硅是铁素体形成元素,在奥氏体化温度下,富硅区可能变为铁素体,在渗硼后淬火时不转变成马氏体。因而紧靠硼化物区将出现软带(HV300左右),使渗硼层容易剥落。钼、钨可强烈地减薄渗硼层,铬、硅、铝次之,镍、钴、锰则影响不大。渗硼具有比渗碳、碳氮共渗高的耐磨性,又具有较高耐浓酸(HCI,H3PO4,H2SO4)腐蚀能力及良好的耐10%食盐水、10%苛性碱水溶液的腐蚀,但耐大气及水的腐蚀能力差.渗硼层还有较高的抗氧化及热稳定性。二、渗硼方法渗硼法有固体渗硼、液体渗硼及气体渗硼。但由于气体渗硼采用乙硼烷或三氯化硼气体,前者不稳定易爆炸,后者有毒,又易不解,因此未