氮化对零件尺寸的影响及防治对策
氮化得影响因素
材料、装炉量和氨分解率对气体渗氮效果的影响气体渗氮效果的影响，并且为保证渗氮质量提出了相应的措施。
1 气体渗氮的材料选择传统气体渗氮和离子渗氮一直将38CrMoAl钢作为渗氮专用钢。
如今这一观念已经受到生产实践和渗氮工艺发展的冲击，38CrMoAl钢并不是渗氮用钢的最佳选择。
表1所列数据表明，同等条件下，38CrMoAl钢渗氮的最大优势是硬度高，但其渗氮速度远不如40Cr、42CrMo、35CrMoV、20CrMnTi等钢材。
38CrMoAl钢渗氮不仅渗速慢，而且脆性大，难以控制。
而40 Cr、42CrMo、35CrMoV等不含Al的合金结构钢，渗氮不但能获得渗层与硬度的较佳配合，渗速较38Cr MoAl钢快，而且渗层一般没有脆性或脆性易于控制。
认为V、Ti、Mo和Cr能显著提高氮在α相中的溶解度并能形成这些元素的氮化物；Al和Si不能改变氮在α相中的溶解度，渗氮时也不能形成氮化物。
内渗氮层(扩散层)的强化主要由于析出合金元素的氮化物提供，合金元素与氮的亲合力按如下顺序递降：Zr、Ti、Ta、Al、V、Cr、Mo、W、Mn、Fe。
常规合金钢元素中，如果排除Al元素，含Ti、V、Cr、Mo的合金钢应是较好的渗氮用钢。
有资料表明最高的耐磨性并不相应于最高的硬度。
38CrMoAl和40Cr钢渗氮后相比，尽管40Cr钢渗氮层硬度低得多，但耐磨性却比38CrMoAl钢高得多。
因此选用38CrMoAl钢渗氮不是最恰当的。
38CrMoAl钢渗氮脆性高，而且冶金和热处理都比较困难。
V元素对提高渗氮层的耐磨性有重要贡献。
V还能改善饱和氮沿渗氮层均匀分布，形成稳定的氮化物，避免了饱和氮的富集而形成脆性层。
因此新型渗氮钢中V是最有前途的元素。
生产实践也证明含V的合金钢渗氮效果很好。
如35CrMoV钢气体渗氮18h，渗层可达0. 50mm，硬度达698HV10以上。
工厂常用的结构件如齿轮、轴类选用35CrMoV、45CrMoV、42CrMo、3 5CrMo和40Cr钢渗氮，无论是从经济角度，还是从冶金和热处理工艺性能来考虑都是较合理的。
模具气体氮化产生的缺陷及对策
模具气体氮化产生的缺陷及对策目前，气体氮化已在模具生产中得到广泛应用。
它可显著提高模具的表面硬度、耐磨性、抗咬合性、抗腐蚀性能和疲劳性能。
一般热作模具钢（凡回火温度在550-650℃的合金工具钢）都可在淬火、回火后在低于回火温度的温度区内进行渗氮；一般碳钢和低合金钢在制作塑料模具时可以在调质后的回火温度下渗氮；一些特殊要求的冷作模具也可以在气体渗氮后再进行淬火、回火热处理。
但是由于种种原因，模具气体氮化后会出现渗氮层硬度低、渗氮层浅、渗氮层硬度不均匀、渗氮后模具表面有氧化色、渗氮层不致密、渗氮层脆性大、渗氮模具变形、模具表面出现网状和针状氮化物等缺陷，严重影响了模具使用寿命。
因此研究模具渗氮层缺陷，分析其产生的原因，探讨减少和防止气体渗氮缺陷产生的工艺措施，对提高模具的产品质量，延长模具使用寿命具有十分重要的意义。
一、模具渗氮层硬度偏低模具渗氮层硬度偏低将会降低模具的耐磨性能，并减少模具的使用寿命。
1.模具渗氮层硬度偏低的原因（1）模具钢成分不符，模具预先调质处理硬度过低。
（2）模具气体渗氮前未除掉其表面的油污、脱碳层和氧化皮。
（3）渗氮炉密封不良、漏气或初用新的未经渗氮的渗氮罐及工夹具。
（4）渗氮时炉温偏高或者在渗氮第一阶段的)*’分解率过高，即炉内氮气氛过低。
2.对策（1）严格材料入库检验，化学成分应符合渗氮钢标准。
（2）在模具预先调质处理时，要适当降低淬火后的回火温度，提高模具的基体硬度。
（3）模具加工时应去除原材料脱碳层和氧化皮；模具渗氮前应除净表面油污或锈迹，或进行喷砂处理。
（4）渗氮炉要密封，漏气的渗氮罐应及时更换，新渗氮罐要进行预渗氮，炉罐和夹具使用%%!%&炉次应退氮一次。
（5）模具装炉后应缓慢加热，在渗氮第一阶段应适当加大氨流量以便适当降低氨分解率。
（6）对因渗氮层含量较低的模具可进行一次补充渗氮。
其补充渗氮工艺为：渗氮温度510-530℃，保温时间8-10h,氨分解率控制在20-30％。
氮化处理的缺陷及原因分析.doc
一、引言模具进行氮化处理可显著提高模具表面的硬度、耐磨性、抗咬合性、抗腐蚀性能和抗疲劳性能。
由于渗氮温度较低，一般在500-650℃范围内进行，渗氮时模具芯部没有发生相变，因此模具渗氮后变形较小。
一般热作模具钢(凡回火温度在550-650℃的合金工具钢)都可以在淬火、回火后在低于回火温度的温度区内进行渗氮；一般碳钢和低合金钢在制作塑料模时也可在调质后的回火温度下渗氮；一些特殊要求的冷作模具钢也可在氮化后再进行淬火、回火热处理。
实践证明，经氮化处理后的模具使用寿命显著提高，因此模具氮化处理已经在生产中得到广泛应用。
但是，由于工艺不正确或操作不当，往往造成模具渗氮硬度低、深度浅、硬度不均匀、表面有氧化色、渗氮层不致密、表面出现网状和针状氮化物等缺陷，严重影响了模具使用寿命。
因此研究模具渗氮层缺陷、分析其产生的原因、探讨减少和防止渗氮缺陷产生的工艺措施，对提高模具的产品质量，延长使用寿命具有十分重要的意义。
二、模具渗氮层硬度偏低模具渗氮表层硬度偏低将会降低模具的耐磨性能，大大减少渗氮模具的使用寿命。
模具渗氮层硬度偏低的原因(1)渗氮模具表层含氮量低。
这是由于渗氮时炉温偏高或者在渗氮第一阶段的氨分解率过高，即炉内氮气氛过低。
(2)模具预先热处理后基体硬度太低。
(3)渗氮炉密封不良、漏气或初用新的渗氮罐。
预防措施：适当降低渗氮温度，对控温仪表要经常校正，保持适当的渗氮温度。
模具装炉后应缓慢加热，在渗氮第一阶段应适当降低氨分解率。
渗氮炉要密封，对漏气的马弗罐应及时更换。
新渗氮罐要进行预渗氮，使炉内氨分解率达到平稳。
对因渗氮层含氮量较低的模具可进行一次补充渗氮，其渗氮工艺为：渗氮温度520℃ ，渗氮时间8～10h，氨分解率控制在20％-30％。
在模具预先热处理时要适当降低淬火后的回火温度，提高模具的基体硬度。
三、模具渗氮层浅模具渗氮层浅将会缩短模具硬化层耐磨寿命。
模具渗氮层偏浅的原因：(1)模具渗氮时间太短、渗氮温度偏低、渗氮炉有效加热区的温度分布不均匀、渗氮过程第一阶段氮浓度控制不当(氨分解率过高或过低)等。
氮化对零件尺寸的影响及防治对策
料不同的多组试样进行试验，结果如下：
材料牌号
名义
直径尺寸 mm 氮化前 氮化后
变化量
Φ30
+0.025
+0.030
+0.005
45
Φ50
+0.032
+0.036
+0.004
Φ65
+0.01
+0.015
+0.005
Φ30ห้องสมุดไป่ตู้
+0.02
+0.024
+0.004
20Cr
Φ50
+0.032
+0.036
+0.004
氮化后的再次加工。
我们引进的法国舍舍夫（SURSULF）工艺是 HBF 公司开发的一种表面处理工艺，在 565±5℃工作
温度下，由硫催化下的无公害低温盐浴氮化，卓越的渗氮能力使舍舍夫技术有效地解决钢和铸铁的磨
损摩擦、疲劳、咬合及腐蚀的各种问题，具有无公害、更高的耐疲劳强度、耐磨性和表面硬度，变形
极小，化合层完全由ε-氮化物组成，具有无脆化、氮化层均匀性极高。根据这些特点，我们制定活塞
氮化对零件尺寸的影响及防治对策
一、“肿胀”的本质 离子氮化后零件的“肿胀”实际上是零件尺寸变化的一种表现形式。尺寸变化是由于氮化时工 件表面吸收了大量的氮原子，生成各种氮化物或工件表层原始组织的晶格常数增大所致，宏观上
则表现为表层体积的略微增加。
氮化后零件的“肿胀”是一种普遍现象。各种氮化方法（气体氮化、液体氮化和离子氮化）处 理后的零件或多或少总会存在一定的“肿胀”。但应该说明的是：离子氮化后零件的“肿胀量”较其 它氮化方法要小。这是因为：离子氮化中的“阴极溅射”有使尺寸缩小的作用，因而抵消了一部分 氮化“肿胀量”。
氮化处理优化技术在机械零部件表面改性中的应用分析
氮化处理优化技术在机械零部件表面改性中的应用分析氮化处理优化技术是一种常用的表面改性方法，主要通过在机械零部件表面形成氮化物层来提高其表面硬度、磨损性能和耐腐蚀性能。
本文将对氮化处理优化技术在机械零部件表面改性中的应用进行分析。
首先，氮化处理能够显著提高机械零部件的表面硬度。
在高温气氛中进行氮化反应，能够使材料中的一部分氮原子取代金属晶体格子中的碳原子或氧原子，形成氮化物层。
这一氮化物层具有极高的硬度，远远超过了原始金属的硬度。
因此，通过氮化处理，机械零部件的表面硬度得到提升，大大提高了其抗磨耗和耐磨损性能。
其次，氮化处理还能改善机械零部件的耐腐蚀性能。
氮化物层具有优良的抗腐蚀性能，能够有效抵御化学介质的腐蚀，延缓材料表面的金属腐蚀过程。
因此，通过氮化处理，机械零部件的耐腐蚀性能得到显著改善，提高了其使用寿命和可靠性。
另外，氮化处理还可以提高机械零部件的表面润滑性能。
氮化处理后的表面具有微细的晶粒结构和较低的表面粗糙度，能够减小机械零部件表面的摩擦系数，提高摩擦副的润滑性能。
此外，氮化处理能够使机械零部件表面形成一定数量的氮化物颗粒，这些颗粒能够在工作过程中起到润滑和涂层补充的作用。
因此，通过氮化处理，机械零部件的表面润滑性能得到了改善，降低了零部件的磨损和能耗。
此外，氮化处理优化技术在机械零部件表面改性中还存在一些挑战和问题。
首先，氮化处理的工艺参数需要严格控制，包括气氛成分、温度、时间等。
如果参数不当，会导致氮化层厚度不均匀或者形成过厚的表面氮化层，影响零部件的性能。
其次，氮化处理需要将机械零部件暴露在高温高压的氮气环境中，会对零部件的尺寸和形状稳定性造成影响。
此外，氮化处理的成本较高，需要专门的设备和工艺，对于大批量生产的零部件来说，成本较高。
综上所述，氮化处理优化技术在机械零部件表面改性中具有重要的应用价值。
通过氮化处理，机械零部件的表面硬度、耐腐蚀性和润滑性能得到了显著提高，进一步改善了零部件的使用寿命和可靠性。
氮化处理资料整理
氮化处理：又名扩散渗氮或渗氮氮化处理是指一种在一定温度下一定介质中使氮原子渗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Ps：是一种表面热处理工艺，表面渗人氮元素，有一层很薄的化合物层（白亮层）。
既耐磨，又有一定的耐蚀性。
一般情况下氮化处理是最后一道工序但要求精度高的也可以加一道精磨或超精磨工序，一般为研磨，不再进行别的切削加工。
氮化的作用1、氮化能使零件表面有更高的硬度和耐磨性。
例如用38CrMoAlA钢制作的零件经氮化处理后表面的硬度可达hv=950—1200，相当于hrc=65—72，而且氮化后的高强度和高耐磨性保持到500—600℃，不会发生显著的改变。
2、能提高抗疲劳能力。
由于氮化层内形成了更大的压应力，因此在交变载荷作用下，零件表现出具有更高的疲劳极限和较低的缺口敏感性，氮化后工件的疲劳极限可提高15—35%。
3、提高工件抗腐蚀能力，由于氮化使工件表面形成一层致密的、化学稳定性较高的ε相层，在水蒸气中及碱性溶液中具有高的抗腐蚀性，此种氮化法又简单又经济，可以代替镀锌、发蓝，以及其它化学镀层处理。
此外，有些模具经过氮化，不但可以提高耐磨性和抗腐性，还能减少模具与零件的粘合现象，延长模具的工作寿命。
优点：优异的耐磨性、耐疲劳性，耐蚀性及耐高温的特性，表面改性显著，且处理前后尺寸变化小，能保持制件的精度。
以提高耐磨性、抗疲劳性能为目的的渗氮通常在500～570℃进行；以提高耐蚀性为目的的渗氮温度也不高于650℃。
实际应用：钻头、螺丝攻、挤压模、压铸模、鍜压机用鍜造模、螺桿、连桿、曲轴、吸气及排气活门及齿轮凸轮等均有使用。
（大概耐到什么程度）缺点：氮化的零件其氮化层一般比较浅（浅浅的一层），为0.04mm左右，再深就比较困难<太脆>，故一般氮化零件不能承受重载荷。
适用材料：主要用于合金钢类，铸铁，碳钢，合金钢，不锈钢，钛合金。
关于硬氮化和软氮化：硬氮化：又名渗氮，也称常规氮化，渗入钢表面的是单一“氮”元素。
氮化处理的缺陷及原因分析
一、引言模具进行氮化处理可显著提高模具表面的硬度、耐磨性、抗咬合性、抗腐蚀性能和抗疲劳性能。
由于渗氮温度较低，一般在500-650℃范围内进行，渗氮时模具芯部没有发生相变，因此模具渗氮后变形较小。
一般热作模具钢(凡回火温度在550-650℃的合金工具钢)都可以在淬火、回火后在低于回火温度的温度区内进行渗氮；一般碳钢和低合金钢在制作塑料模时也可在调质后的回火温度下渗氮；一些特殊要求的冷作模具钢也可在氮化后再进行淬火、回火热处理。
实践证明，经氮化处理后的模具使用寿命显著提高，因此模具氮化处理已经在生产中得到广泛应用。
但是，由于工艺不正确或操作不当，往往造成模具渗氮硬度低、深度浅、硬度不均匀、表面有氧化色、渗氮层不致密、表面出现网状和针状氮化物等缺陷，严重影响了模具使用寿命。
因此研究模具渗氮层缺陷、分析其产生的原因、探讨减少和防止渗氮缺陷产生的工艺措施，对提高模具的产品质量，延长使用寿命具有十分重要的意义。
二、模具渗氮层硬度偏低模具渗氮表层硬度偏低将会降低模具的耐磨性能，大大减少渗氮模具的使用寿命。
模具渗氮层硬度偏低的原因(1)渗氮模具表层含氮量低。
这是由于渗氮时炉温偏高或者在渗氮第一阶段的氨分解率过高，即炉内氮气氛过低。
(2)模具预先热处理后基体硬度太低。
(3)渗氮炉密封不良、漏气或初用新的渗氮罐。
预防措施：适当降低渗氮温度，对控温仪表要经常校正，保持适当的渗氮温度。
模具装炉后应缓慢加热，在渗氮第一阶段应适当降低氨分解率。
渗氮炉要密封，对漏气的马弗罐应及时更换。
新渗氮罐要进行预渗氮，使炉内氨分解率达到平稳。
对因渗氮层含氮量较低的模具可进行一次补充渗氮，其渗氮工艺为：渗氮温度520℃ ，渗氮时间8～10h，氨分解率控制在20％-30％。
在模具预先热处理时要适当降低淬火后的回火温度，提高模具的基体硬度。
三、模具渗氮层浅模具渗氮层浅将会缩短模具硬化层耐磨寿命。
模具渗氮层偏浅的原因：(1)模具渗氮时间太短、渗氮温度偏低、渗氮炉有效加热区的温度分布不均匀、渗氮过程第一阶段氮浓度控制不当(氨分解率过高或过低)等。
氮化处理优化技术在机械零部件制造中的应用分析
氮化处理优化技术在机械零部件制造中的应用分析氮化处理是一种常见的表面处理工艺，通过在材料表面形成氮化物层，不仅可以提高材料的硬度和耐磨性，还可以改善材料的耐腐蚀性能。
在机械零部件制造中，氮化处理优化技术的应用已经成为了一个重要的工艺。
首先，氮化处理可以显著提高机械零部件的硬度。
硬度是材料抵抗压痕、抵抗剪切和抵抗磨损的能力。
通过氮化处理，物体表面的硬度可以提高数倍甚至数十倍，从而显著改善了机械零部件的耐磨性能。
例如，在高速旋转的机械部件表面进行氮化处理，可以使其表面的硬度达到1000-1200HV，这种硬度甚至接近或超过硬质合金。
这样一来，在摩擦、磨损和冲蚀等环境中，氮化处理的机械零部件比常规材料具有更长的使用寿命。
其次，氮化处理还可以提高机械零部件的耐腐蚀性能。
机械零部件常常处于高温、高压、酸碱等腐蚀性环境中，表面的腐蚀会导致零部件的失效。
经过氮化处理，可以在材料表面形成一层致密的氮化物层，能够有效地阻挡腐蚀介质的侵蚀，从而提高了材料的耐腐蚀性能。
例如，在石油、化工等领域中，常常使用经过氮化处理的零部件，以提高其在腐蚀性介质中的使用寿命。
然后，氮化处理还可以改善机械零部件的表面质量。
氮化处理可以减少材料表面的粗糙度，提高其光洁度和平整度。
这对于一些对表面质量要求较高的机械零部件来说尤为重要。
例如，一些高精度的传感器、光学仪器等，经过氮化处理后，其表面质量可以达到镜面效果，提高了仪器的精度和灵敏度。
最后，氮化处理优化技术还可以改善机械零部件的工作性能。
氮化处理可以在材料表面形成氮化物层，这种层具有较高的化学稳定性和热稳定性，可以提高零部件在高温、高压、高速等工作条件下的稳定性和可靠性。
例如，在汽车发动机中，使用经过氮化处理的曲轴、凸轮轴等重要零部件，可以提高其在高温高压环境下的工作性能，降低零部件失效和损坏的风险。
综上所述，氮化处理优化技术在机械零部件制造中的应用是非常广泛的，可以提高零部件的硬度和耐磨性，改善耐腐蚀性能，优化表面质量，提升工作性能，从而提高机械零部件的使用寿命和可靠性。
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杆和十字头销氮化的新工艺技术要求如下：
测试项目
表面硬度
芯部硬度 有效硬化 层深度旧工艺 新工艺 旧工艺 新来自艺 旧工艺 新工艺技术要求
活塞杆 45~55HRC 450±20 HV 26~32HRC 280±20 HV 1.0~1.5 mm 0.2±0.05 mm
十字头销 57~67HRC 580±20 HV 140~160HB 150±20 HV 1.0~1.5 mm 0.3±0.05 mm
为了阻止活塞杆两端的螺纹被氮化，我们专门制作了螺纹防护套加以防护。因活塞杆长度较长，
常规的横放氮化易弯曲变形，我们改变了支承方式，在螺纹防护套上焊上了吊耳，将活塞杆单支垂直
吊装在料架上，这样氮化后测定杆体的直线度、同轴度均满足图样要求。 2、零件用材料的改变
根据国外成熟经验报道，采用舍舍夫低温盐浴氮化工艺处理的零件其耐腐蚀性特别优良，所以我 们将无油润滑压缩机活塞杆用材料由原来的 3Cr13 改为 45 钢进行试验，并对不同材料不同热处理方式 的两种活塞杆进行了 72 小时中性盐雾试验，试验结果如下表：
二、影响“肿胀”的因素 氮化后尺寸的胀大量取决于零件表层的吸氮量。因而，影响吸氮量的因素均是影响“肿胀”的 因素。影响“肿胀”的因素主要有：材料中合金元素的含量、氮化温度、氮化时间、氮化气氛中的 氮势等。材料中合金元素含量越高，零件氮化后的“肿胀”越大。氮化温度愈高、氮化时间愈长， 零件氮化后的“肿胀”愈大。氮化气氛的氮势越高，零件氮化后的“肿胀”愈大。 三、“肿胀”的防治办法 1、减小“肿胀”的方法 ①根据工件的服役条件，正确选用材料。避免因追求工件性能而盲目使用“好”材料（高合金 钢）的现象。 ②根据工件的服役条件，提出合理的氮化要求，避免片面追求氮化层深度和硬度的现象。 ③正确做好氮化前的预先热处理工作和“稳定化”处理，预先热处理工艺参数的制定必须正确， 操作必须合理。对形状复杂的零件，在最终精加工前必须进行一次或几次“稳定化”处理。 ④在工艺允许的前提下，适当降低氮化温度，缩短氮化时间。 ⑤在保证氮化层性能的前提下，调整氮化气氛。 ⑥合理装炉，确保同炉工件温度的均匀性。 2、“肿胀”规律，省去氮化后的再次加工 一般说来，在选材、工艺制定正确的前提下，如能合理装炉，正确操作，则工件的“肿胀”是 有一定规律的。掌握了“肿胀”的规律后，即可在氮化处理前的最后一道加工工序中根据“肿胀”量 使工件尺寸处于负偏差，工件经氮化处理后尺寸可正好处于要求的尺寸公差范围内，因而可省去
氮化对零件尺寸的影响及防治对策
一、“肿胀”的本质 离子氮化后零件的“肿胀”实际上是零件尺寸变化的一种表现形式。尺寸变化是由于氮化时工 件表面吸收了大量的氮原子，生成各种氮化物或工件表层原始组织的晶格常数增大所致，宏观上
则表现为表层体积的略微增加。
氮化后零件的“肿胀”是一种普遍现象。各种氮化方法（气体氮化、液体氮化和离子氮化）处 理后的零件或多或少总会存在一定的“肿胀”。但应该说明的是：离子氮化后零件的“肿胀量”较其 它氮化方法要小。这是因为：离子氮化中的“阴极溅射”有使尺寸缩小的作用，因而抵消了一部分 氮化“肿胀量”。
热处理方式 45 钢低温盐浴氮化
60h 未发生腐蚀
盐雾试验时间 65h
未发生腐蚀
72h 未发生腐蚀
3Cr13 高频感应淬火 未发生腐蚀
未发生腐蚀
局部位置有小于 0.5mm 的黄斑。
从上表可知，45 钢经低温盐浴氮化后，其耐腐蚀性要优于 3Cr13 高频感应淬火活塞杆。
3、零件工艺尺寸的调整
为了得到精确的数据，验证舍舍夫氮化工艺处理后的零件尺寸的变化，我们分别制作了直径、材
氮化后的再次加工。
我们引进的法国舍舍夫（SURSULF）工艺是 HBF 公司开发的一种表面处理工艺，在 565±5℃工作
温度下，由硫催化下的无公害低温盐浴氮化，卓越的渗氮能力使舍舍夫技术有效地解决钢和铸铁的磨
损摩擦、疲劳、咬合及腐蚀的各种问题，具有无公害、更高的耐疲劳强度、耐磨性和表面硬度，变形
极小，化合层完全由ε-氮化物组成，具有无脆化、氮化层均匀性极高。根据这些特点，我们制定活塞
Φ65
+0.01
+0.015
+0.005
从上表看出，氮化后的尺寸有 0.004~0.005 mm 的膨胀，膨胀量不随零件直径的改变而变化，且碳
素钢和合金钢的膨胀量基本相同。据此，我们适当调整了磨削工序的工艺尺寸，确保氮化后零件的公
差尺寸满足图样要求。
料不同的多组试样进行试验，结果如下：
材料牌号
名义
直径尺寸 mm 氮化前 氮化后
变化量
Φ30
+0.025
+0.030
+0.005
45
Φ50
+0.032
+0.036
+0.004
Φ65
+0.01
+0.015
+0.005
Φ30
+0.02
+0.024
+0.004
20Cr
Φ50
+0.032
+0.036
+0.004