氮化处理有哪些特点?

氮化处理是将钢铁零件放在渗氮介质中,在一定温度下保温,使氮原子渗入工件表面层的热处理工艺。

(1)氮化处理优点

经氮化处理的零件具有以下优点:

①高硬度和高耐磨性

对38CrMoAlA等氮化钢制零件,氮化后的表层硬度可以提高到HV1000~1200,相当于HRC70左右。这显然是一般淬火或渗碳淬火处理达不到的。尤其宝贵的是,这种高硬度可在500℃左右长期保持不下降。由于硬度高,耐磨性也很好,能抗各种类型的磨损。

②较高的疲劳强度

氮化后,零件表面形成的各种氮化物相的比容比铁大,因此氮化后表面产生了较大的残余压应力。表层残余压应力的存在,能部分地抵消在疲劳载荷下产生的拉应力,延缓疲劳破坏过程,使疲劳强度显著提高。同时氮化还使工件的缺口敏感性降低。一般合金钢氮化后,疲劳极限可提高25%~35%;有缺口的试样,可提高2~3倍。

③较高的抗咬合性能

一些承受高速相对滑动的零件很容易发生卡死或擦伤,而氮化零件在短时间缺乏润滑或过热的条件下,仍能保持高硬度,具有较高的抗咬合性能。

④较高的抗蚀性

氮化后零件表面形成了一层致密的化学稳定性较高的氮化物层,显著地提高了抗腐蚀性能,并能抵抗大气、自来水、水蒸气、苯、油污、弱碱性溶液的腐蚀,保持了良好的抗蚀性。

⑤变形小且具有规律性

因为氮化温度低,一般为480~580℃,升降温速度又很慢,零件心部也无组织转变,仍保持调质状态的组织,所以氮化后的零件变形很小,而且变形的规律可以掌握和控制。

(2)氮化处理的缺点

由于氮化温度低,所以氮化速度远比其它化学热处理如渗碳慢得多。例如获得1mm深的渗层,用渗碳处理,只要6~9h,而获得0.5mm深的氮化层,用普通气体氮化,需要40~50h。所以氮化是一种成本高、费时、费电、效率极低的热处理工艺。另外,氮化处理一般只适用于某些特定成分的钢种,如含有Cr、Mo、Al、W、V、Ti等合金元素的钢种,否则难以达到氮化处理对性能的要求。

尽管有这样的缺点,但随着工业的高速发展,对机件的要求越来越高,而这些要求往往用普通的热处理甚至渗碳也无法满足,因此氮化仍在工业中得到较广泛的应用。

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