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提高耐磨耐蚀性:气体氮化工艺的工 业应用实践

时间:2025-05-23  点击量:

一、等温渗氮工艺(常规渗氮法)

1.工艺参数

-温度范围:500~510℃

-保温时间:48~100h

-渗层深度:0.45~0.60mm

-表面硬度:≥900HV

2.冷却方式选择

-精密零件:炉冷至180~200℃出炉

-普通零件:450℃以下快冷

工艺阶段

氨分解率控制

作用机理

前期

保持低限

促进表面形成弥散氮化物,提高硬度

后期

适当升高

加速氮原子向内扩散,增加渗层厚度

终期

≥70%

2h扩散处理降低表层氮浓度,减少脆性

3.工艺特点

-优势:变形小、操作简便、硬度高

-局限:渗层浅、周期长、脆性大

-典型应用:高精度、高硬度要求的精密零件

二、两段渗氮工艺

1.工艺参数对比

阶段

温度(C)

时间占比

氨分解率

一段

510

50%

较低

二段

530-540

50%

升高

2.工艺优势

-效率提升:比等温渗氮缩短1/3时间

-性能改善:

-硬度梯度平缓(降低30~50HV)

-减薄脆性白亮层

-渗层深度增加

3.适用场景

-较深渗层需求零件

-结构简单的硬表面零件

-兼顾效率与质量的批量生产

三、三段渗氮工艺

1.各阶段作用

(1).一段渗氮: 建立表面氮浓度饱和层,形成高硬度氮化物

(2).二段渗氮: 提高扩散速率(温度↑+分解率↑),加速渗层生长

(3).三段渗氮:优化表面氮浓度,平衡硬度与脆性

2.工艺特点:最高效:显著缩短工艺周期,最深层:可获得更厚渗层

注意点:变形量略大于两段法,工艺控制难度较高

四、三种工艺综合对比

参数

等温渗氮

两段渗氮

三段渗氮

总耗时(h)

48-100

32-67

24-50

表面硬度(HV)

≥900

850-870

850-870

渗层深度(mm)

0.45-0.6

0.5-0.7

0.6-0.8

变形量

最小

中等

较大

适用零件

高精度

通用件

深层需求件

五、关键工艺控制建议

1.预备热处理:优先采用调质处理,普通件允许正火处理

2.温度控制:允许偏差±10℃,推荐采用多区控温系统

3.质量检测:通过随炉试样确定渗层深度,定期检测白亮层厚度(建议≤20μm)

4.工艺选择原则:精度优先→等温法,效率优先→三段法,均衡选择→两段法

六、典型问题解决方案

1.表面脆性过大:增加终期扩散处理时间, 控制氨分解率≥70%

2.渗层不均匀:检查炉气循环系统,优化装炉方式

3.硬度不足: 核实一段温度控制,检查氨气纯度(≥99.8%)

(注:所有工艺参数需根据具体材料、零件结构和性能要求进行调整优化)