快速碳氮共渗研究

<正>碳氮共渗用于钢件表面化学热处理是一种行之有效的方法。它不仅由于碳氮原子的同时渗入,其渗层表面具有比渗碳更高的硬度、耐磨性和疲劳强度,而且有热处理以后变形小的特点。因此,碳氮共渗在国内外都得到了广泛的应用。对碳氮共渗机理的研究也日益加深。 传统的碳氮共渗工艺概括可分为固体、液体和气体三种。固体碳氮共渗由于生产效率低、劳动条件差,已很少应用。液休碳氮共渗以往常采用氰盐(NaCN、KCN等)作为共渗介质。由于氰盐极毒,易造成公害,因而它已被人们淘汰。目前,正在广泛使用的是气体碳氮共渗(包括软氮化),这朴工艺虽然效果良好,且无毒,但共渗时间仍然太长,生产效率无法再进一步提高。例如,共渗速度较快的软氮化工艺,共渗1～3小时,其渗层深度(包括扩散层)也只有0.1～0.2毫米。因此,国内外热处理工作者都在深入研究碳氮共渗的机理,寻找快速碳氮共渗的新方法、新工艺。 经过几年时间的探索和研究,我们找到了一种在含碳氮有机物的电解液中,用外加高压直流电的方法,把钢件作为阴极,促使碳氮原子从碳氮有机物中释放,并成为离子。碳氮离子在高压电场的作用下向钢件冲击;从而在短时间内使钢件表层的含碳量达到0.8％以上,含氮量达到0.45％以上。这已经达到了一般认为的气体碳氮共渗表层最佳碳氮浓度。大量实     

气体氮碳共渗的发展

气体氮碳共渗不断发展的今天,涌现出众多新工艺:稀土氮碳共渗、合金化氮化、加压氮碳共渗等等。     

工件表面状态与氮碳共渗的相互影响

工件氮碳共渗处理前的表面状态（粗糙度、塑性形变、残留物以及表面化学膜等）都会在特定条件下对氮碳共渗的结果造成影响;同时,氮碳共渗又反作用于工件的表面状态,并使其表面状态发生相应的变化。     

Q235钢快速碳氮共渗工艺

由于传统碳氮共渗剂存在污染环境的不足,采用气体碳氮共渗技术对Q235钢进行表面改性处理,探讨在850℃时不同的保温时间实现快速碳氮共渗处理的可行性。利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、磨损实验机等检测分析手段对渗层的显微组织、相组成、渗层厚度以及渗层的显微硬度和耐磨性能进行了研究。结果表明：随着碳氮共渗时间的增长,显微组织越来越致密;渗层厚度增加,850℃下保温7 h时渗层的厚度达到最大,约为1400μm,显微组织也最致密。碳氮共渗层的相组成主要由碳化物（Fe3C）、氮化物（Fe3N）组成。渗层的显微硬度随着碳氮共渗时间的增加而增加,其中保温7 h时HV0.2最大达到7.97 GPa,是Q235钢的7.5倍。该工艺下渗层的耐磨性能提高显著。     

滴注式气体碳氮共渗过程的数学模型

介绍了以甲醇、煤油和氨作为渗剂，在实际生产条件下进行滴注式气体碳氮共渗工艺试验，将试验结果用数理统计的理论与方法建立了氧电势－碳势的数学模型，该数学模型用于齿轮碳氮共渗取得了令人满意的效果，根据渗层碳分布数学模型，对碳氮共渗过程的渗层深度和碳分布进行了计算机求解，计算值与实测值符合得较好。     

高浓度碳氮共渗提高GCr15钢制喷油咀寿命的研究

本文研究了两种不同的高浓度碳氮共渗工艺,提高195型柴油机上GCr15钢制喷油咀的寿命.试验表明:与郑州油泵油咀厂现行热处理工艺——淬火+冷处理+低温回火+时效相比,两种碳氮共渗工艺处理的油咀的抗回火稳定性和耐磨性都大大提高;尤其是文中提出的第二种工艺,显微组织为一定数量颗粒状碳化物分布在较稳定的基体上,耐磨性和抗回火性能更好;采用碳氮共渗-直接淬火-240℃～260℃回火,可取消冷处理.     

H13钢热挤压模具自保护膏剂稀土硼碳氮共渗的应用研究

H13钢自保护膏剂稀土硼碳氮共渗的工艺研究以及H13钢热挤压模具的工业应用试验研究解决了固体硼碳氮共渗需要装箱密封、渗剂使用量大、渗剂难以清理干净以及影响淬火组织、硬度均匀性等问题,模具热处理成本下降40%.     

稀土合金化氮碳共渗工艺的研究

在合金化渗氮的基础上，提出稀土合金化氮碳共渗新工艺，该工艺使氮碳共渗技术得到新的提高。40Cr结构钢（调质）：稀土合金化氮碳共渗4h后，表面硬度HV5Kg700，渗层深度0.297mm。     

25MnTiBR钢碳氮共渗的试验研究

本文介绍了采用三乙醇胺加酒精的混合液体进行的滴注式气体碳氮共渗的试验研究,并对碳氮共渗件和渗碳件的某些机械性能进行了比较.试验的初步结果表明,采用气体碳氮共渗的25MnTiBR钢代替18CrMnTi钢制造手扶拖拉机小模数齿轮是切实可行的.     

渗碳、碳氮共渗以及渗碳—碳氮共渗二段法处理的齿轮材料接触疲劳极限的快速测定

本文系应用locati方法对渗碳、碳氮共渗以及渗碳——碳氮共渗二段法处理的齿轮材料接触疲劳极限快速测定的试验总结。此方法只用一对试件,采用台阶加荷方式,仅花两、三个小时的时间,一次测出疲劳极限,与常规方法相比,效率可提高数十倍。对不同渗层深度的渗碳和碳氮共渗八对试件以及渗层深度为1mm的渗碳——碳氮共渗二段法处理的四对试件进行试验的结果表明:所测出的接触疲劳极限值与常规方法的结果相当接近,相对误差均小于4～5％,并且,用此方法对渗碳——碳氮共渗二段工艺进行研究所得的一些结果和规律与常规方法以及国内外的近期研究结果是基本一致的。     

低温固体硼碳氮稀土共渗的研究

研究了硼－碳－氮－稀土共渗工艺及共渗层的组织性能,并与硼－碳－氮渗工艺及组织性能进行了比较,结果表明,在一定范围内,稀土具有明显的催渗作用;与Ｂ－Ｃ－Ｍ共渗相比,Ｂ－Ｃ－Ｎ－ＲＥ共渗层的耐磨性和耐蚀性明显提高。对Ｂ－Ｃ－Ｎ－ＲＥ共渗的机理及稀元素的作用进行了初步探讨。     

气体碳氮硼三元共渗渗层的组成及其强化机理的探讨

本文在大量试验结果的基础上,对气体碳、氮、硼三元共渗渗层的组织带构和强化机理提出了初步看法,认为碳、氮、硼三元素同时固溶于马氏体所致的固溶强化是造成三元共渗渗层强化的主要原因,此外尺度约0.1μ的大量析出物弥散分布在马氏体基体上也具有一定的强化效果。     

轴承钢低温离子渗硫层的微观组织分析

对经过表面碳氮共渗和低温离子渗硫处理的轴承钢显微组织进行了观察和分析,并将其与单一碳氮共渗试样、原始淬火态试样的微观组织进行对比。该研究以较低温度对轴承钢进行离子渗硫处理,可以避免轴承钢回火软化,且固体硫粉作为硫源有效降低了对环境的污染,在渗硫工艺方面进行了有益的探索。试验结果表明：碳氮共渗和低温渗硫处理后GCr15轴承钢表面形成了复合渗硫层,其微观形貌呈现凹凸不平的颗粒状,经过处理后表面洛氏硬度略有下降;能谱仪测试结果表明渗硫层的成分主要由Fe、S、O等元素组成。     

硼钢碳氮共渗黑色组织的研究

硼钢碳氮共渗工艺控制不当时,容易在共渗层中出现表层和过渡区两类非马氏体黑色组织,它们的出现是渗层相应部位上淬透性不足的表现。这两类黑色组织产生的原因不同,因而工艺因素的影响也不尽相同。前者主要是由于合金元素的内氧化以及碳、氮化合物形成所引起的;后者是由于硼在渗层中发生了再分布以及硼的存在状态发生明显变化所引起的。 综合考虑避免硼钢碳氮共渗层的两类黑色组织,较合理的工艺是:采用较高的共渗温度,后期通氨,共渗期油量高些、氨量低些,渗后尽快冷却。     

碳氮共渗层残余奥氏体与接触疲劳

本文用滚子试样研究了碳氮共渗层不同级别残余奥氏体与接触疲劳寿命的关系。试验结果表明,在20CrMnTi碳氮共渗层中5～5.5级残余奥氏体接触疲劳寿命最高。材料的洁净度对接触疲劳性能有较大的影响。文中对接触疲劳破坏的断口形貌、裂纹萌生部位及残余奥氏体的作用等进行了必要的讨论。     

硼氮共渗钢领的研究

本文研究了经硼氮共渗处理的钢领使用性能，试验表明，钢领经硼氮共渗处理后成功地将原碳氮共渗钢领的主要磨损形式－疲劳磨损转化为磨损最轻微的氧化磨损，使其寿命大幅度提高，并且不影响纺纱质量。     

气体碳氮硼三元共渗强化机理的探讨

本文对经750℃～850℃温度范围内碳氮硼三元共渗后的20钢试样进行了渗层相结构与性能分析。力学性能试验证明三元共渗的渗层具有比渗碳和碳氮共渗更优越的硬度和耐磨性。三元共渗渗层强化机理主要是马氏体固溶强化和高弥散度的第二相强化。x射线和电镜分析证明高弥散的第二相粒子中除有ε相(Fe_2N—Fe_3N)外,还有Fe_2B相。     

液体碳氮硼三元共渗试验小结

前言在批林批孔运动的推动下,玉门石油管理局机械厂的工人、干部和技术人员首先创造了液体碳氮硼三元共渗,并运用于生产,取得了良好效果。实践证明:液体碳氮硼三元共渗所用原料便宜,设备简单,操作也较为方便,是强化材料的有效手段之一,是一种有发展前途的热处理新工艺。目前,液体三元共渗已应用在石油机械、汽车齿轮以及工模具等方面,对提高某些另件的使用寿命效果显著。最近,兰州石油机械研究所又试制成功了气体三元共渗,解决了液体三元共渗法尚不能解决的某些问题,使这项新工艺得到了重大发展,为它的广泛使用开辟了更加广阔的前景。     

磷化膜对60Si2Mn铁路弹条扣件氮碳共渗处理的影响

该文主要介绍的内容是首先在60Si2Mn铁路弹条扣件表面得到一层磷化膜（Zn系）,然后对试样进行氮碳共渗处理,氮碳共渗温度为500C,保温4 h,随炉冷却.提高了基体组织的硬度、耐磨性、耐蚀性,提高了疲劳强度.     

自保护硼氮共渗膏剂的研究

为研究自配制的自保护硼氮共渗膏剂的性能，对Q235钢、45钢、T8钢和GCrl5钢等试样进行共渗试验。实验表明，45钢以选用890C共渗为宜；钢中的碳阻碍硼的渗入；涂层厚度以4mm为宜；膏剂硼氮共渗试样的耐磨性与固体硼氮复合渗相当，而比固体渗硼试样则好得多；经膏剂硼氮共渗的试样耐100％HCl和30％H2SO4的腐蚀性与固体硼氮复合渗处理过的试样相当，二者均比1Crl8Ni9Ti钢要好；Q235钢高温缓冷后易出现Fe3N相。表明该膏剂共渗性能与固体硼氮相当，而优于固体渗硼。