氮化工件的氮化硬度與調(diào)質(zhì)硬度之間的關(guān)系.doc

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1、個人收集整理勿做商業(yè)用途氮化工件的氮化硬度與調(diào)質(zhì)硬度之間的關(guān)系摘要：本文從氮化金相組織結(jié)構(gòu)原理上解釋了42CrMo等材質(zhì)的氮化件氮化硬度與調(diào)質(zhì)硬度的關(guān)系，生產(chǎn)實踐中必須注意調(diào)質(zhì)硬度與氮化硬度的對應(yīng)關(guān)系，如果調(diào)質(zhì)硬度偏低，即使進行二次氮化,氮化硬度也很難達到要求值。1　引言一些氮化工件如：42CrMo、35CrMo或38CrMoAl材質(zhì)的蝸桿、接手、齒輪、齒條等工件,都要求先進行調(diào)質(zhì)，然后再做氮化。對于其氮化硬度一般都要求大于HRC50或大于HRC55或更高。對于這一硬度要求,大家是比較重視的，但是對于氮化前的調(diào)質(zhì)硬度，人們普遍都不夠重視.認為它不過是一個預(yù)備熱處理，是無關(guān)緊要的。其實

2、這種認識是錯誤的，通過長期生產(chǎn)實踐我們認識到工件氮化硬度與其調(diào)質(zhì)硬度有著很密切的關(guān)系。對于調(diào)質(zhì)硬度偏低的工件,其氮化后的硬度也偏低.即使進行二次返修氮化，硬度也上不去。以前人們認為影響氮化件硬度的主要因素是氮化溫度,但是多年生產(chǎn)實踐說明,這僅僅是試驗室中得出的結(jié)論，比如：500℃滲氮和600℃滲氮相比，硬度有所提高。但是在生產(chǎn)實踐中，氮化溫度已經(jīng)優(yōu)化，比如520℃，再降低溫度，比如500℃或者480℃，對其硬度影響很微小。而影響其硬度的主要因素，倒是其調(diào)質(zhì)硬度。2　42CrMo蝸桿調(diào)質(zhì)硬度與氮化硬度的關(guān)系例如:42CrMo材質(zhì)的蝸桿,采用以氨氣為氣源的離子氮化，溫度為520℃±10，

3、調(diào)質(zhì)硬度與氮化硬度的關(guān)系如表一所示。表一　42CrMo蝸桿氮化硬度與調(diào)質(zhì)硬度的關(guān)系Table1Therelationbetweenhardnessofquenchandtemperingandnitridinghardnessforworm　調(diào)質(zhì)硬度HB200-220HB230—250HB260以上氮化硬度HRC44-48HRC49-52HRC≥55由以上數(shù)據(jù)可以看出,氮化硬度要求≥55HRC的蝸桿，其調(diào)質(zhì)硬度必須在HB260以上。這些數(shù)據(jù)都是從多年生產(chǎn)實踐中總結(jié)出來的。氮化工件的調(diào)質(zhì)硬度與氮化硬度有以上關(guān)系的原因，可以從氮化原理方面進行解釋。3　氮化原理零件經(jīng)過氮化以后，它的表層組

4、織由于氮的滲入而發(fā)生了變化.由鐵氮系狀態(tài)圖中可知，其形成五種相,即α相、γ相、γ′相、ε相和ζ相。α相是氮在α-Ｆe中的間隙固溶體，α相在緩慢冷卻過程中將析出γ′相。γ相是氮在γ-Fe中的間隙固溶體，即含氮奧氏體。緩冷時γ相發(fā)生共析反應(yīng),生成共析組織（α+γ′)。γ′相是有序面心立點陣的間隙相，存在于680℃?zhèn)€人收集整理勿做商業(yè)用途以下.γ′相有較高的硬度(HV550）和韌性。ε相是含氮范圍很寬的間隙相化合物,室溫時含氮量為8.1-11.1%，成分近似于Fe2-3N。隨著溫度的降低，ε相中不斷析出γ′相。ζ相是以密排六方點陣為化合物Fe2N為基的間隙固溶體，含氮在11.1-11.35

5、％范圍內(nèi)，性脆、耐腐蝕.氮化層的組織習(xí)慣上都說成由白亮層、α＋γ′、α這三層組成。合金鋼中氮化層的形成，氮不僅與鐵發(fā)生作用，而且與合金原素也發(fā)生作用。如果在590℃以下進行氮化,氮首先溶入α—Fe中形成α相。當?shù)_到α—Fe的飽和濃度后，便與氮化物形成原素發(fā)生作用，按照氮與合金元素親和力的強弱，依次形成氮化物。例如38CrMoAlA，先形成極為彌散的氮化鋁，然后形成氮化鉬,最后形成氮化鉻。合金元素與氮的親和力越大，所形成的氮化物越穩(wěn)定，熔點、硬度也越高。氮化物的穩(wěn)定性按下列次序降低，即Ti、Al、V、Nb、W、Mo、Cr、Mn、Fe的氮化物。合金原素對氮化層的強化機理有兩種解釋,一是

6、認為這些氮化物在滲層中是高度彌散均勻分布，對滲層起著彌散強化的作用.有人測定出38CrMoAl鋼中的氮化物尺寸為200－300?，主要分布在嵌鑲塊的邊界上，對滑移有阻礙作用，從而產(chǎn)生顯著的強化效果。二是近年耒提出的氮化強化機理，認為鋁、鉻、鉬等合金元素，都顯著提高氮化層硬度,是因為隨著氮原子向里擴散,在滲層中依次產(chǎn)生：⑴氮和合金原素的原子偏聚，形成所謂G—P區(qū)；⑵有α〞-Fe16N型過渡氮化物的析出，使母相晶格產(chǎn)生很大的彈性畸變,由于與母相共格的偏聚區(qū)和過渡氮化物周圍的彈性畸變應(yīng)力場的作用，使位錯運動受阻，從而硬度急劇提高。圖1是G-P區(qū)示意圖。盤狀G—P區(qū)圖1氮化過程中形成置換和間

7、隙兩種原子的混和G-P區(qū)示意圖Fig1MixedareaG-Pschematicsketchfortwokindsofatomusformed-displacedatomandintervalatomincourseofnitration4　調(diào)質(zhì)硬度與氮化硬度有相對應(yīng)的關(guān)系35CrMo、42CrMo等材質(zhì)的蝸桿，在氮化前都要做調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)淬火一般均采用油冷，根據(jù)其連續(xù)冷卻C曲線可知,經(jīng)油冷淬火后,得到貝氏體十馬氏體的混合組織.再經(jīng)回火后,得到回火索氏體組