氮化处理氮化处理又称为扩散渗氮.doc

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1、氮化处理氮化处理又称为扩散渗氮。气体渗氮在1923年左右，由德国人Fry首度研究发展并加以工业化。由于经本法处理的制品具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温，其应用范围逐渐扩大。例如钻头、螺丝攻、挤压模、压铸模、鍜压机用鍜造模、螺杆、连杆、曲轴、吸气及排气活门及齿轮凸轮等均有使用。[编辑本段]一、氮化用钢简介　　传统的合金钢料中之铝、铬、钒及钼元素对渗氮甚有帮助。这些元素在渗氮温度中，与初生态的氮原子接触时，就生成安定的氮化物。尤其是钼元素，不仅作为生成氮化物元素，亦作为降低在渗氮温度时所发生的脆性。其他合金钢中的元素，如镍、铜、硅、锰等，对渗氮特性并无多大

2、的帮助。一般而言，如果钢料中含有一种或多种的氮化物生成元素，氮化后的效果比较良好。其中铝是最强的氮化物元素，含有0.85～1.5％铝的渗氮结果最佳。在含铬的铬钢而言，如果有足够的含量，亦可得到很好的效果。但没有含合金的碳钢，因其生成的渗氮层很脆，容易剥落，不适合作为渗氮钢。　　一般常用的渗氮钢有六种如下：　　（1）含铝元素的低合金钢（标准渗氮钢）　　（2）含铬元素的中碳低合金钢SAE4100，4300，5100，6100，8600，8700，9800系。　　（3）热作模具钢（含约5％之铬）SAEH11（SKD–61）H12，H13　　（4）肥粒铁及麻田散铁系不锈

3、钢SAE400系　　（5）奥斯田铁系不锈钢SAE300系　　（6）析出硬化型不锈钢17-4PH，17–7PH，A–286等　　含铝的标准渗氮钢，在氮化后虽可得到很高的硬度及高耐磨的表层，但其硬化层亦很脆。相反的，含铬的低合金钢硬度较低，但硬化层即比较有韧性，其表面亦有相当的耐磨性及耐束心性。因此选用材料时，宜注意材料之特征，充分利用其优点，俾符合零件之功能。至于工具钢如H11（SKD61）D2（SKD–11），即有高表面硬度及高心部强度。[编辑本段]二、氮化处理技术：　　调质后的零件，在渗氮处理前须彻底清洗干净，兹将包括清洗的渗氮工作程序分述如下：　　（1）渗氮

4、前的零件表面清洗　　大部分零件，可以使用气体去油法去油后立刻渗氮。但在渗氮前之最后加工方法若采用抛光、研磨、磨光等，即可能产生阻碍渗氮的表面层，致使渗氮后，氮化层不均匀或发生弯曲等缺陷。此时宜采用下列二种方法之一去除表面层。第一种方法在渗氮前首先以气体去油。然后使用氧化铝粉将表面作abrassivecleaning。第二种方法即将表面加以磷酸皮膜处理（phosphatecoating）。　　（2）渗氮炉的排除空气　　将被处理零件置于渗氮炉中，并将炉盖密封后即可加热，但加热至150℃以前须作炉内排除空气工作。　　排除炉内的主要功用是防止氨气分解时与空气接触而发生爆

5、炸性气体，及防止被处理物及支架的表面氧化。其所使用的气体即有氨气及氮气二种。　　排除炉内空气的要领如下：　　①被处理零件装妥后将炉盖封好，开始通无水氨气，其流量尽量可能多。　　②将加热炉之自动温度控制设定在150℃并开始加热（注意炉温不能高于150℃）。　　③炉中之空气排除至10％以下，或排出之气体含90％以上之NH3时，再将炉温升高至渗氮温度。　　（3）氨的分解率　　渗氮是铺及其他合金元素与初生态的氮接触而进行，但初生态氮的产生，即因氨气与加热中的钢料接触时钢料本身成为触媒而促进氨之分解。　　虽然在各种分解率的氨气下，皆可渗氮，但一般皆采用15～30％的分解率

6、，并按渗氮所需厚度至少保持4～10小时，处理温度即保持在520℃左右。　　（4）冷却　　大部份的工业用渗氮炉皆具有热交换几，以期在渗氮工作完成后加以急速冷却加热炉及被处理零件。即渗氮完成后，将加热电源关闭，使炉温降低约50℃，然后将氨的流量增加一倍后开始启开热交换机。此时须注意观察接在排气管上玻璃瓶中，是否有气泡溢出，以确认炉内之正压。等候导入炉中的氨气安定后，即可减少氨的流量至保持炉中正压为止。当炉温下降至150℃以下时，即使用前面所述之排除炉内气体法，导入空气或氮气后方可启开炉盖。[编辑本段]三、气体氮化技术：　　气体氮化系于1923年由德国AFry所发表，

7、将工件置于炉内，利NH3气直接输进500～550℃的氮化炉内，保持20～100小时，使NH3气分解为原子状态的（N）气与（H）气而进行渗氮处理，在使钢的表面产生耐磨、耐腐蚀之化合物层为主要目的，其厚度约为0.02～0.02m／m，其性质极硬Hv1000～1200，又极脆，NH3之分解率视流量的大小与温度的高低而有所改变，流量愈大则分解度愈低，流量愈小则分解率愈高，温度愈高分解率愈高，温度愈低分解率亦愈低，NH3气在570℃时经热分解如下：　　NH3→〔N〕Fe+2/3H2　　经分解出来的N，随而扩散进入钢的表面形成。相的Fe2-3N气体渗氮，一般缺点为硬化层薄而

8、氮化处理时间长。　　气体