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气体渗氮和氮碳共渗工艺中的几个头痛问题

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发表于 2012-12-7 17:23:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 枯木望春 于 2012-12-7 17:43 编辑

    俗话说,‘难者不会,会者不难’。
    本人对气体渗氮和氮碳共渗(软氮化)有点兴趣,也做过一些事情;但实际中还有好些不明白和头痛的问题,难以解决。初步归纳如下,向同行朋友请教,或者共同讨论。
1,关于化合物层(通称白亮层)
    1)通常气体铁素体氮碳共渗,表面获得的是ε+γ,两相组织,某种特殊工艺可以获得10~20μm的 ε单相组织,而要获得获得γ,单相组织(韧性较优),其厚度难以超过 5μm。用何种工艺方法才能使 γ,单相更厚一些,理论上有没有突破的方向,工艺上有突破的可能吗?
    2)化合物层达到一定厚度以后,例如,合金钢要求化合物层≥15μm,碳素钢≥25μm,表面开始出现疏松层,越厚越严重,这种缺陷可以避免吗?用什么样的工艺可以避免(或基本避免≤3或5μm)产生疏松层?
    3)当化合物层对合金钢而言,厚度约大于10μm,碳素钢约大于20μm,会出现极表面硬度下降现象,最高硬度向内层转移,即次表面硬度最高,也就是化合物层表面硬度‘低头’。通常的解释是由于化合物层发生疏松导致的,实践证明,这是一种巧合。如果做到整体致密度较好的化合物层,在致密化合物层上进行检测,同样有‘低头’现象出现。理论上有没有别的解释,工艺上解决此问题的方向在哪里?
2,关于含氮奥氏体淬火层
    奥氏体氮碳共渗后快冷,可以获得化合物层+含氮奥氏体淬火层,也称白亮层。资料显示,含氮奥氏体淬火层的耐磨性性和抗蚀性,都优于化合物层。然而,这一层的厚度通常仅为2~8μm。实践中增加一些化合物层的厚度并不困难,而淬火层则变化甚微,难以超过10μm,有什么办法将这一层的厚度扩宽?
3,关于合金钢渗氮的扩散层(亦称内渗氮层,也有直接称渗氮层的)
    扩散层,如果深度≥ 0.3~0.35mm(因钢牌号而有差别),好些钢种开始出现可见的‘脉状组织’问题,并随着深度增加而严重。这在深层渗氮时,是个麻烦问题。虽然文献上对这种不良组织提出了多种产生的原因和减轻方法(降低标准规定的等级),但没有从根本上解决问题。对于既定钢号,其原始组织状态均满足渗氮前的预设状态时,从渗氮工艺上讲,有没有根治的方法?
    请不要用灌水方式回帖,希望的是有说服力的论断,更想看到有依据有可行性的工艺提示。
    如果你有经过验证的切实可行的工艺,需要用收费方式方可提供,建议:转让者提出条件,反映给本论坛管理层的相关人员,作为有偿服务专有技术项目备案,并由论坛管理层作为中介,进行转让和推广(此建议妥否,请商议)。

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发表于 2012-12-7 20:00:41 | 显示全部楼层
太高端了,没有做过这方面的工作
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[LV.2]偶尔看看I

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 楼主| 发表于 2012-12-30 06:59:27 | 显示全部楼层
     这个帖子至今没有朋友正式回复,可能是知者不便言(比如,涉及专有技术),想言者尚不知。应该看到,当前,对渗氮和氮碳共渗的研究远没有像渗碳和氮碳共渗那么深入,希望有兴趣的朋友结合已相关知理论,设想可能突破的方向。
     再请教一个问题 ,即铁基粉末冶金零件的氮化和氮碳共渗,这一类零件通常只能采用液体氮碳共渗和离子氮化,而用气体法则脆性很大,甚至脆到完全不能使用,用什么办法来解决这个问题?
     另外,铁基粉末冶金零件,有没有经过化学热处理后检测其脆性程度的定性标准
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发表于 2012-12-30 11:17:10 | 显示全部楼层
前辈提的问题太高深,吾辈这方面了解较少,所以人气不旺(没能力回答)!
我提两个问题:1含氮奥氏体淬火层这句话没理解,500多度氮化(氮碳共渗)能使材料奥氏体化吗?
2关于第三点,脉状氮化物问题,是否与氮浓度有关?通过提高扩散期的氨分解率是否可以改善?
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 楼主| 发表于 2012-12-31 06:47:08 | 显示全部楼层
本帖最后由 枯木望春 于 2012-12-31 08:05 编辑


    我的问题并不高深,只是可能没有抽出时间看阅相关资料,或者没有从事这个领域的工艺工作。充充电即可。
    您提的第二个问题,我回答不了,因为没有专题试验过。
    第一个问题,‘铁-氮平衡图’上,在590℃有一条横线——共析线,成分范围为0.15.7N,共析成分点为2.35%N。缓慢冷却时,共析点上发生 γ →Fe4N(γ,)+α 转变;快冷,奥氏体转变为马氏体,还有一部分残余奥氏体。这就是说渗氮温度高于590℃,在一定含氮量氛围时,将有奥氏体γ(N)出现。通常将高于590℃出现了奥氏体组织的氮碳共渗称为  ‘奥氏体氮碳共渗’。
    由于氮是强烈降低A1温度的元素,又与碳共同作用,所以如此低的温度出现了奥氏体组织。   590℃以上的铁-氮平衡图形状,左边类似铁-碳平衡图。熟悉铁-碳平衡图,也就可以掌握铁-氮平衡图的应用
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发表于 2012-12-31 13:05:46 | 显示全部楼层
枯木望春 发表于 2012-12-31 06:47
我的问题并不高深,只是可能没有抽出时间看阅相关资料,或者没有从事这个领域的工艺工作。充充电即可 ...

因公司好多年不做这方面的零件,也就不再关心也没接触这方面的资料和书籍,看了前辈的贴子也就无从回答。
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发表于 2012-12-31 14:36:27 | 显示全部楼层
枯木望春 发表于 2012-12-31 06:47
我的问题并不高深,只是可能没有抽出时间看阅相关资料,或者没有从事这个领域的工艺工作。充充电即可 ...

脉状组织与材料本身(主要是合金化结构)和氮化时间有关
智者不锐,慧者不傲,谋者不露,强者不暴。
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发表于 2012-12-31 14:48:03 | 显示全部楼层
潇潇暮雨 发表于 2012-12-31 14:36
脉状组织与材料本身(主要是合金化结构)和氮化时间有关

超版能否提供相关资料(依据)?
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发表于 2012-12-31 14:56:04 | 显示全部楼层
tom 发表于 2012-12-31 14:48
超版能否提供相关资料(依据)?

仿佛在某一资料上看到有这样的论述,而且,在碳素钢的氮化/软氮化中,白亮层的脉状组织就显得不太明显
智者不锐,慧者不傲,谋者不露,强者不暴。
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发表于 2012-12-31 15:02:13 | 显示全部楼层
“材料本身(主要是合金化结构)影响”这个我不能确定(专业知识不足);但我可以明确的说,与氮化时间没有必然联系。
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发表于 2016-2-19 10:00:20 | 显示全部楼层
本帖最后由 见仁见智 于 2016-2-19 10:22 编辑

这个帖子提出的问题,已经三年了,作为一项专业技术,应当有所发展。现在将该帖翻了出来,再看看这些问题:
   1,如何扩大γ‘ 单相区的问题,没有见到相关论文和报道,是规律决定不可能做到,还是没有深入这一课题,不得而知。
   2,化合物层表面硬度   ‘低头’  问题,除了公认的是疏松造成的以外,看来还与外层出现的的黑色质点有关,这些黑色质点究竟是什么,在碳素钢和合金钢上有什么不同,目前尚处于 ‘假定’ 认识阶段,见
   http://www.rclhome.net/forum.php ... 9908&extra=page%3D1      
   http://www.rclhome.net/forum.php?mod=viewthread&tid=17522  
   http://www.rclhome.net/forum.php ... highlight=%E7%8C%9B
要真正弄清楚,需要精准的相结构鉴定。如何避免,工艺上的讨论相当热烈,如何获得致密白亮层问题的解决尚不稳定,满意的结果时隐时现,给人一种在门槛两边转来转去的感觉,也表明离受控已经为时不远了,或者已经获得解决而 保密 着。
   3,增厚含氮奥氏体淬火层,已经看到图片,见http://www.rclhome.net/forum.php ... tra=page%3D1&page=2 说明有人开始应用,已经受到关注,未来很可能发展成为性能优异用于工程上的表面改性渗层。
   4, ‘脉状组织’  问题,理论上早有解释,而秦时明月老师的帖子在实践中摸着了它的脉搏,见
   http://www.rclhome.net/forum.php?mod=viewthread&tid=17436
   http://www.rclhome.net/forum.php ... 7501&extra=page%3D1
同一工艺,不同的钢牌号,脉状组织级别大不相同。这一结果表明,钢的成分(可能还含冶炼因素)和渗氮工艺搅在一起,使问题变得更加复杂,形成脉状组织的原因尚没有彻底弄明白,如何在深层渗氮的工艺上控制其级别仍然是一道难题。
   一孔之见,抛砖引玉

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[LV.10]以坛为家III

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发表于 2016-2-19 15:17:30 | 显示全部楼层
        其实,N年前我司氮化新产品层出不穷,但因为技术要求各异,而且并没有特别高的,所以就没有进行过不同材料采用同一氮化工艺(可同炉渗氮进行对比试验)的白亮层结构、形貌,氮化物组织形态的差异。现在有了这个研究方向,却没有了生产和试验条件,只能干瞪眼。
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