氮化处理是指一种在一定温度下一定介质中使氮原子进入工件表层的化学热处理工艺。经氮化处理的制品具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温的特性。
传统的合金钢料中之铝、铬、钒及钼元素对渗氮甚有协助。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的协助。
一般而言,假如钢料中含有一种或多种的氮化物生成元素,氮化后的效果比较杰出。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,假如有满足的含量,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,简单脱落,不适合作为渗氮钢。
不锈钢氮化的关键在于去除其钝化膜,钝化膜是不锈钢防锈和不能氮化的原因所在,所以要使不锈钢氮化,关键是去除外表的钝化膜。不锈钢氮化的意图在于进步其硬度,进步其耐磨性和抗侵蚀才能。
去除钝化膜的方法有化学法和机械法:
(1)喷砂。工件在渗氮前用细砂在0.15—0.25MPa的压力下进行喷砂处理,直至外表呈暗灰色,清楚外表尘埃后当即进炉。
(2)磷化。渗氮前对工件进行磷化处理,可破坏金属外表的氧化膜,构成多孔疏松的磷化层,有利于氮原子的进入,
(3)氯化物泡。将喷砂或精加工的工件用氯化物泡或涂覆,能有效地去除氧化膜。常用的氯化物有TiCl2和TiCl3。
通常进行渗氮处理的有铁素体型,马氏体型和奥氏体型不锈钢和耐热钢。
化学法是把工件泡在50%(体积)盐酸(温度70度)中,然后用水清洗洁净。
高速钢的氮化
一般高速钢的氮化不宜出现3相,不然将出使渗层变脆,依据以上规则,高速钢应进行低温短时渗氮。由于在较低的温度下渗层厚度的增厚比较慢,便于操控,且渗层外表氮浓度较低。
短时低温氮化浓度较低,耐性较好。高速钢(w18cr4v)一般选用510—520摄氏度)直径《15mm的用15—20min,较大的选用25—32min,大型的选用60min。