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渗氮件常见缺陷及预防措施
渗氮是表面硬化工艺,为工件表面提高了耐磨性,抗冲击强度和防腐蚀性能。尽管这种工艺早在本世纪初就问世,但很少为人理解。特别是不同于渗碳,渗氮工艺的控制非常复杂,传统的控制方式很难得到重复性好精度高的产品。直到最近,由于渗氮工艺精确控制的开发,才渐渐引起人们的注意.
我们可以看到有许许多多的因素都会对渗氮过程产生影响。包括温度、渗氮指数、工件表面的清洁情况、材料、渗氮时间、冷却时间、操作者等各种因素。由此可见要对渗氮进行控制是非常复杂的。根据我公司多年的设计技术和实际操作经验,总结常见问题的原因分析如下:
序号 |
缺陷名称 |
产生原因 |
防止措施 |
1 |
表面氧化色 |
冷却时供氨不足,罐内出现负压,渗氮罐漏气,压力不正常,出炉温度过高,干燥剂失效,氨中含水量过高,管道中存在积水 |
适当增加氨流量,保证罐内正压,经常检查炉压,保证罐内压力正常 炉冷至200℃以下出炉 更换干燥剂 装炉前仔细检查,清除积水 |
2 |
表面腐蚀 |
氯化氨(或四氯化碳)加入量过多,挥发太快 |
除不锈钢和耐热钢外,尽量不加氯化氨,加入的氯化氨应与硅砂混合,降低挥发速度 |
3 |
渗氮件变形超差 |
机械加工产生的应力较大,零件细长或形状复杂 局部渗氮或渗氮面不对称 渗氮层较厚时因比容大而产生较大组织应力,导致变形 渗氮罐温度不均匀 工件自重的影响或装炉方式不当 |
渗氮前采用稳定化回火(高于渗氮温度),采用缓慢、分阶段升温法降低热应力,即在300℃以上升温100℃保温1h;冷却速度降低 改进设计,避免不对称;降低升温及冷却速度 胀大部位采用负公差,缩小部位采用正公差;选用合理的渗层温度 改进加热体布置,增加控温区段,强化循环,装炉力求均匀;杆件吊挂平稳且与轴线平行,必要时设计专用夹具或吊具 |
4 |
渗层出现网状及脉状氮化物 |
渗氮温度过高,氨含水量大,原始组织粗大 渗氮件表面粗糙,存在尖角,棱边气氛氮势过高 |
严格控制渗氮温度和氨含水量;渗氮前进行调质处理并酌情降低淬火温度 提高工件质量,减少非平滑过渡严格控制氨分解率 |
5 |
渗层出现鱼骨状氯化物 |
原始组织中的流离铁素体较高,工件表面脱碳 |
严格掌握调质处理工艺 防止调质处理过程中脱碳;渗氮时严格控制氨含水量,防止渗氮罐漏气,保持正压 |
6 |
渗氮件表面有亮点,硬度不均匀 |
工件表面有油污 材料组织不均匀 装炉量太多,吊挂不当 炉温、炉气不均匀 |
清洗去污 提高前处理质量 合理装炉 降低罐内温差,强化炉气循环 |
7 |
渗氮层硬度低 |
温度过高 分段渗氮时第一段温度过高 氨分解率过高或中断供氨 密封不良,炉盖等处漏气 新换渗氮罐、夹具或渗氮罐使用过久 工件表面的油污未清除 |
调整温度,校验仪表 降低第一段温度,行程弥散细小的氮化物 稳定各个阶段的氨分解率 更换石棉、石墨垫、保证渗氮罐密封性能 新渗氮罐应经过预渗;长久使用的夹具和渗氮罐等应进行退氮处理,以保证氨分解率正常 渗氮前严格进行脱脂、除锈处理 |
8 |
渗层太浅 |
温度(尤其是两段渗氮的第二段)偏低 保温时间短 氨分解率不稳定 新换渗氮罐、夹具或渗氮罐使用过久装炉 ,气流循环不畅 |
适当提高温度,校正仪表及热电偶 酌情延长时间 按工艺规范调整氨分解率 采用调质处理,获得均匀致密的回火索氏体组织 进行预渗或退氮处理 合理装炉,调整工件之间的间隙 |
9 |
渗氮层脆性大 |
表层氮浓度过高 渗氮时表面脱碳 预先调质处理时淬火过热 |
提高氨分解率,减少工件尖角、锐边或粗糙表面 提高渗氮罐密封性,降低氨中的含水量 |
10 |
化合物层不致密,耐蚀性差 |
氮浓度低,化合物层薄 冷却速度太慢,氮化物分解 零件锈斑未除尽 |
氨分解率不宜过高 调整冷却速度 严格消除锈斑 |
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