气体渗氮：
气体渗氮作业指导书
气体渗氮作业指导书1．概述渗氮俗称氮化，通常是指把已经预备热处理（如调质）的工件放入含氮介质的密闭容器中，在一定温度和一定压力下保持适当时间，使含氮介质通过工件表面的触媒作用发生化学反应，分解为活性氮原子，然后又工件表面渗入，并通过扩散而形成一定深度的渗层的汉为机械化学热处理方法。
与渗碳不同的是：渗氮虽然也包括吸收、分解和扩散几个过程，但它的扩散是一种反应扩散，即氮原子由工件表面吸收后，经一系列化学反应和转化、传递向内部扩散。
2．施工过程2.1 清洗及防渗处理由于渗氮对工件表面的清洁程度要求非常高，因此工件必须进行严格的清洗，操作者清洗工件前，必须先洗净并擦干双手，然后用煤油或普通汽油附之以毛刷清洗工件。
工件清洗前应无锈迹，清洗后汉为机械不得沾染任何油腻和污渍，炉具、炉架均应进行刷洗或擦拭；困扎工件用的铁丝应事先去锌（高温烧掉或酸浸后清洗烘干），以免污染炉罐，影响炉内气氛。
根据图纸要求，对工件防渗区域进行防渗处理。
1、涂料的配制：粉料：粘结剂=10:2~3，充分搅拌，调成一定稠度的浆液。
2、涂料的覆盖：涂层厚度一般为0.2mm，若氮化时间超过60h，则为0.3-0.5mm。
涂层应在第一遍干后再刷第二遍。
3、涂料的干燥：阴干4-5h，即可进炉施工。
4、涂料的去除：用棉纱或刷子去除。
注：粘结剂尽量存放在10-40℃环境中，若有冻结，用50-60℃化冻。
2.2 装炉渗氮一般采用冷炉装料（按照工艺规程要求的装炉方式和装炉量装炉，以免工件变形和施渗不均），随炉升温。
在连续作业生产中，允许到温入炉（如出一炉，接着装一炉）。
炉盖密封后，应通氨（或氮气）排气30min，待炉内空气驱除殆尽，然后加压施渗。
2.3 设备操作1、根据《热处理氮化工艺卡片》调取程序号。
2、炉温升至100℃以前，开启冷却泵，保证循环冷却水畅通。
3、升温达到100℃以上，打开搅拌风扇。
装炉后温升至160-200℃时保持通入甲醇，滴量为40-60滴/分。
齿轮渗氮、氮碳共渗工艺及质量控制
齿轮渗氮、氮碳共渗工艺及质量控制
齿轮渗氮是一种提高齿轮表面硬度和耐磨性的表面处理方法，可以通过在齿轮表面注入氮气，使其在表面形成氮化层。
齿轮渗氮的主要工艺包括气体渗氮和盐浴渗氮两种方法。
1. 气体渗氮工艺：气体渗氮是将齿轮置于渗氮炉中，通过加热至高温状态，然后通过氨气或氮气等气体进行渗透处理，使氮原子渗入齿轮表面形成氮化层。
这种工艺具有操作简单、渗透深度可控、成本较低等优点。
2. 盐浴渗氮工艺：盐浴渗氮是将齿轮浸入温度较高的盐浴溶液中进行处理，使盐浴溶液中的氮原子渗透到齿轮表面形成氮化层。
这种工艺渗透速度较快，渗透深度大，但操作复杂，成本较高。
质量控制是齿轮渗氮过程中非常重要的环节，主要包括以下几个方面：
1. 温度控制：温度是齿轮渗氮过程中的重要参数，需要控制在合适的范围内，以保证渗透效果和避免过热损坏齿轮。
2. 渗氮时间控制：渗氮时间是影响氮化层深度和均匀性的重要因素，需要根据齿轮的具体要求和设计要求来确定。
3. 渗氮介质控制：选择合适的渗氮介质对于渗透效果和氮化层质量都有重要影
响，需要根据具体情况进行选择。
4. 清洗和处理后的质量检验：渗氮后需要对齿轮进行清洗和处理，以去除表面的残留物，然后进行质量检验，包括硬度测试、金相分析、氮化层厚度测量等。
通过合理的工艺选择和质量控制，可以确保齿轮渗氮的效果和质量，提高齿轮的使用寿命和性能。
金属热处理中渗氮工艺常识
金属热处理中渗氮工艺常识金属热处理中的各种渗氮工艺使氮原子渗入钢铁工件表层内的化学热处理工艺；传统的气体渗氮是把工件放入密封容器中﹐通以流动的氨气并加热﹐保温较长时间后﹐氨气热分解產生活性氮原子﹐不断吸附到工件表面﹐并扩散渗入工件表层内﹐从而改变表层的化学成分和组织﹐获得优良的表面性能。
如果在渗氮过程中同时渗入碳以促进氮的扩散﹐则称为氮碳共渗。
钢铁渗氮的研究始於20世纪初﹐20年代以后获得工业应用。
最初的气体渗氮﹐仅限於含铬﹑铝的钢﹐后来才扩大到其他钢种。
从70年{BANNED}始﹐渗氮从理论到工艺都得到迅速发展并日趋完善﹐适用的材料和工件也日益扩大﹐成为重要的化学热处理工艺之一。
渗入钢中的氮一方面由表及裡与铁形成不同含氮量的氮化铁﹐一方面与钢中的合金元素结合形成各种合金氮化物﹐特别是氮化铝﹑氮化铬。
这些氮化物具有很高的硬度﹑热稳定性和很高的弥散度﹐因而可使渗氮后的钢件得到高的表面硬度﹑耐磨性﹑疲劳强度﹑抗咬合性﹑抗大气和过热蒸汽腐蚀能力﹑抗回火软化能力﹐并降低缺口敏感性。
与渗碳工艺相比﹐渗氮温度比较低﹐因而畸变小﹐但由於心部硬度较低﹐渗层也较浅﹐一般只能满足承受轻﹑中等载荷的耐磨﹑耐疲劳要求﹐或有一定耐热﹑耐腐蚀要求的机器零件﹐以及各种切削刀具﹑冷作和热作模具等。
渗氮有多种方法﹐常用的是气体渗氮和离子渗氮。
气体渗氮：一般以提高金属的耐磨性为主要目的﹐因此需要获得高的表面硬度。
它适用於38CrMnAc等渗氮钢。
渗氮后工件表面硬度可达HV850～1200。
渗氮温度低﹐工件畸变小﹐可用於精度要求高﹑又有耐磨要求的零件﹐如鏜床鏜杆和主轴﹑磨床主轴﹑气缸套筒等。
但由於渗氮层较薄﹐不适於承受重载的耐磨零件。
气体参氮可採用一般渗氮法(即等温渗氮)或多段(二段﹑三段)渗氮法。
前者是在整个渗氮过程中渗氮温度和氨气分解率保持不变。
温度一般在480～520℃之间﹐氨气分解率为15～30％﹐保温时间近80小时。
这种工艺适用於渗层浅﹑畸变要求严﹑硬度要求高的零件﹐但处理时间过长。
渗氮
渗氮求助编辑渗氮，是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。
常见有液体渗氮、气体渗氮、离子渗氮。
传统的气体渗氮是把工件放入密封容器中，通以流动的氨气并加热，保温较长时间后，氨气热分解产生活性氮原子，不断吸附到工件表面，并扩散渗入工件表层内，从而改变表层的化学成分和组织，获得优良的表面性能。
如果在渗氮过程中同时渗入碳以促进氮的扩散，则称为氮碳共渗。
常用的是气体渗氮和离子渗氮。
目录编辑本段一般以提高金属的耐磨性为主要目的，因此需要获得高的表面硬度。
它适用于38CrMoAl等渗氮钢。
渗氮后工件表面硬度可达HV850～1200。
渗氮温度低，工件畸变小，可用于精度要求高、又有耐磨要求的零件，如镗床镗杆和主轴、磨床主轴、气缸套筒等。
但由于渗氮层较薄，不适于承受重载的耐磨零件。
气体参氮可采用一般渗氮法（即等温渗氮）或多段（二段、三段）渗氮法。
前者是在整个渗氮过程中渗氮温度和氨气分解率保持不变。
温度一般在480～520℃之间,氨气分解率为15～30%,保温时间近80小时。
这种工艺适用于渗层浅、畸变要求严、硬度要求高的零件，但处理时间过长。
多段渗氮是在整个渗氮过程中按不同阶段分别采用不同温度、不同氨分解率、不同时间进行渗氮和扩散。
整个渗氮时间可以缩短到近50小时，能获得较深的渗层，但这样渗氮温度较高，畸变较大。
还有以抗蚀为目的的气体渗氮，渗氮温度在 550～700℃之间,保温0.5～3小时，氨分解率为35～70%，工件表层可获得化学稳定性高的化合物层，防止工件受湿空气、过热蒸汽、气体燃烧产物等的腐蚀。
正常的气体渗氮工件，表面呈银灰色。
有时，由于氧化也可能呈蓝色或黄色，但一般不影响使用。
编辑本段离子渗氮又称辉光渗氮，是利用辉光放电原理进行的。
把金属工件作为阴极放入通有含氮介质的负压容器中，通电后介质中的氮氢原子被电离，在阴阳极之间形成等离子区。
在等离子区强电场作用下，氮和氢的正离子以高速向工件表面轰击。
气体渗氮工艺
气体渗氮工艺1 气体渗氮原理气体渗氮一般使用无水氨气(或氨+氢，或氨+氮)作为供氮介质。
整个渗氮过程可分为分解、吸收及扩散三个过程，即氨的分解、钢件表面吸收氮原子、氮原子从表面向里扩散。
影响渗氮的因素很多，如温度、时间、压力、介质成分以及零件钢材成分和组织等。
只有合理地控制这些因素，才能获得满意的渗氮结果。
Fe-N系在渗氮过程中通常可以形成以下五种相：(1) α相氮在α-Fe中的间隙固溶体亦称含氮铁素体，体心立方点阵。
590℃时，氮在α-Fe中的溶解度最大，wN ≈0.1%。
随着温度下降，100℃时wN＝0.001%。
α相在缓慢冷却过程中将析出γ′相。
(2) γ相氮在γ-Fe中的间隙固溶体亦称含氮奥氏体，面心立方点阵，存在于共析温度590℃以上。
在650℃时，氮的最大溶解度为wN＝2.8%。
缓冷时，在590℃发生γ相共析转变，生成共析组织(α+γ′);如果快冷，则形成含氮的马氏体。
(3) γ′相以Fe4N为基体的固溶体，氮质量分数wN的变化范围为5.7%～6.1%。
当氮质量分数wN 为5.9%时，成分符合Fe4N，晶体结构为氮原子占据面心立方晶格的间隙位置上。
γ′相在680℃以下稳定存在，680℃以上转变为ε相。
(4) ε相以Fe3N为基体的固溶体，wN＝8.25%～11.0%，其晶体结构为在铁原子组成的密集六方晶格的间隙位置上分布着氮原子。
随着温度的降低，ε相中不断析出γ′相。
(5) ξ相为斜方晶格的间隙化合物，氮原子有序地分布于它的间隙位置。
wN＝11.0%～11.35%，分子式为Fe2N。
温度高于490℃时，ξ相转变为ε相。
渗氮通常在共析温度(590℃)以下进行。
纯铁渗氮后，缓冷至室温，渗氮层达组织由表及里为ε→ε+γ′→γ′→γ′+α→α。
如果表面氮质量分数wN到11.0%左右，则ε相可能转变为ξ相。
因ε、γ′和ξ相抗蚀性很强，在金相显微镜下为一个白亮层，难以清晰区分。
当渗氮温度超过590℃时，纯铁在室温的渗氮层组织由表及里为ε→ε+γ′→γ′→(α+γ′)共析→α+γ′。
[原创]渗氮处理
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渗氮处理气体渗氮在1923年左右，由德国人Fry首度研究发展并加以工业化。
由於经本法处理的制品具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温，其应用范围逐渐扩大。
例如钻头、螺丝攻、挤压模、压铸模、?压机用?造模、螺?、连?、曲轴、吸气及排气活门及齿轮凸轮等均有使用。
一、氮化用钢简介传统的合金钢料中之铝、铬、钒及钼元素对渗氮甚有帮助。
这些元素在渗氮温度中，与初生态的氮原子接触时，就生成安定的氮化物。
尤其是钼元素，不仅作为生成氮化物元素，亦作为降低在渗氮温度时所发生的脆性。
其他合金钢中的元素，如镍、铜、硅、锰等，对渗氮特性并无多大的帮助。
一般而言，如果钢料中含有一种或多种的氮化物生成元素，氮化后的效果比较良好。
其中铝是最强的氮化物元素，含有0.85～1.5％铝的渗氮结果最佳。
在含铬的铬钢而言，如果有足够的含量，亦可得到很好的效果。
但没有含合金的碳钢，因其生成的渗氮层很脆，容易剥落，不适合作为渗氮钢。
一般常用的渗氮钢有六种如下：（1）含铝元素的低合金钢（标准渗氮钢）（2）含铬元素的中碳低合金钢 SAE 4100，4300，5100，6100，8600，8700，9800系。
（3）热作模具钢（含约5％之铬） SAE H11 （SKD ? 61）H12，H13（4）肥粒铁及麻田散铁系不锈钢 SAE 400系（5）奥斯田铁系不锈钢 SAE 300系（6）析出硬化型不锈钢 17 - 4PH，17 ? 7PH，A ? 286等含铝的标准渗氮钢，在氮化后虽可得到很高的硬度及高耐磨的表层，但其硬化层亦很脆。
相反的，含铬的低合金钢硬度较低，但硬化层即比较有韧性，其表面亦有相当的耐磨性及耐束心性。
因此选用材料时，宜注意材料之特徵，充分利用其优点，俾符合零件之功能。
至於工具钢如H11（SKD61）D2（SKD ? 11），即有高表面硬度及高心部强度。
二、氮化处理技术：调质后的零件，在渗氮处理前须澈底清洗乾净，兹将包括清洗的渗氮工作程序分述如下：（1）渗氮前的零件表面清洗大部分零件，可以使用气体去油法去油后立刻渗氮。
渗氮、渗碳工艺与操作过程
一渗碳工艺(气体渗碳——煤油)：渗碳钢的碳含量一般在0.12%~0.25%之间，其所含主要合金元素一般是铬、锰、镍、钼、钨、钛等。
○1把炉温升到800℃左右，断开电源打开炉盖，放入装好工件的工装，关闭炉盖升温到930℃左右。
在升温过程中，打开风扇及煤油阀门，以每分钟160滴的速度滴入炉内，进行排气，同时打开试样孔和排气管并点燃排气火焰。
排气时间一般为60~80分钟（保证温度到渗碳温度还要排气30分钟左右）；○2当火焰为鸡蛋黄颜色时开始强渗了，此时要加大煤油的滴量，按每分钟180~200滴。
在强渗时就可用放入试棒（含碳量少的材料，尺寸Ф8×100mm），关闭试样孔，炉压保持在6~10格——渗层深炉压取高值。
渗碳速度一般按0.15~0.2mm/h来计算，如要渗层深度为0.8~1.2mm，则强渗时间为6小时，提前在强渗设定时间结束前半小时，取出试棒，观察渗层深度（试棒渗层深度一般为工件的一半，这边渗层深度靠操作工的肉眼加经验判断），深度够在强渗结束就可以开始扩散，否则增加强渗时间；○3扩散期温度不变，减少煤油滴量，按每分钟100滴，一般扩散时间为60~90分钟，作用是均匀工件表层的碳溶度；○4扩散期结束开始降温，此时断开加热器，降温到810℃左右，并在此温度保温10~20分钟。
降温期减少煤油滴量，按每分钟60滴。
保温结束时断开加热器，关闭风扇，打开炉盖，用行车吊起工装，垂直进入温度为50~70℃的油中冷却，冷却时上下左右轻轻摇动工装，一般冷却时间为10~20分钟左右，吊起工装时也要注意工件出油的温度。
○5冷却好的工件要在半个小时之内（防止工件开裂）进行低温回火，温度一般在160~190℃（由硬度要求而定），保温时间2小时左右出炉空冷。
在渗碳过程中要随时注意火焰形状，正常的火焰是：火焰呈金黄色，无力不熄灭（断续熄灭，说明水气高了），火苗无黑焰和火星，火苗长100~150mm；若火苗出现火星，说明炉内炭黑过度；火苗过长、尖端外缘呈亮白色，说明渗碳剂供量过多；火苗短、外缘呈浅蓝色并有透明，说明渗碳剂供量不足或炉子漏气。
热处理知识——渗碳和渗氮
热处理知识——渗碳与渗氮热处理在机械制造业中占有举足轻重的作用，作为机械从业人员，自身要具备较为全面的热处理知识，这对于我们的日常工作尤为重要。
首先我们先简要介绍热处理的目的及分类，本文重点掌握渗碳和渗氮这两种方式。
.热处理的目的：消除毛坯(如铸件/锻件)中的组织缺陷，消除半成品或焊接件残余应力，改善零部件工艺性能，最主要的是热处理能够提高材料的力学性能，满足其在各种应用场合的功能和寿命要求。
热处理的分类：常用的热处理可分为如下三大类:1、普通热处理（正火、退火、淬火、回火。
也就是我们常说的“四把火”）2、表面淬火（感应淬火、火焰淬火、激光淬火）3、化学热处理（渗碳、渗氮、碳氮共渗）对于热处理，大家可以这样来简化描述：都是由加热、保温、冷却三个阶段组成。
不同热处理方法区别就在于这三个阶段，加热方式，加热温度或者加热的速度不同；保温方式，保温环境或者保温时间不同等；冷却的速度及冷却的环境不同等。
进入正文，主要介绍渗碳和渗氮渗碳定义：把零部件置于渗碳介质中，加热到单相奥氏体区，保温一定时间，使碳原子渗入钢表层的化学热处理工艺。
目的：使零件表面具有高硬度、耐磨及疲劳极限，心部具有较高的强度和韧性。
常用钢种：含碳量0.1%-0.25%的碳钢或合金（即低碳钢和低碳合金钢）渗碳方法：常用的气体渗碳法：工件置于密闭的加热炉中，滴入煤油、丙酮、甲苯等在高温（900-950°C）下分解出CO、CO2、CH4等，气体再分解出活性碳原子，随后活性碳原子溶于高温奥氏体中，随着时间进行，碳原子逐渐向内扩散，深度主要取决于保温时间，可大约按0.2mm/h的速度近似计算。
关键技术点：1）表面含碳量最好在0.85%-1.05%内，若含碳量过低，淬火、低温回火后得到的回火马氏体，含碳量较低，硬度低，耐磨性差。
2）在一定的渗碳层深度范围内，随渗碳层深度的增加，疲劳极限、抗弯强度及耐磨性都将增加，但渗碳层深度超过一定限度后，疲劳极限反随着渗碳层深度的增加而降低。
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氣体滲氮：
一般所謂氣体滲氮處理，係將氮原子滲入鋼材表層的化學熱處理，採用滲氮處理的目的在於它能提供被處理鋼材下列特點：
(一)更高的表面硬度，對某些鋼料而言，表面硬度甚至可達1200HV左右，
大幅提高其耐磨性能。
(二)於表層產生壓縮應力，提高耐疲勞性能。
(三)除了不銹鋼材之耐蝕性會劣化之外，其餘鋼材之耐蝕性將因之滲氮而
提升。
(四)由於表面形成鐵的化合物層，有較好的抗嚙合性能。
(五)滲氮處理溫度低於鋼材之變態點，不需淬火，處理後變形量小。
原理：
氣体滲氮過程，可以簡單分成分解，吸收和擴散三個階段。
(一)分解：
氨氣加熱時極不安定，大約在200℃以上氨就開始分解，在400℃以上時氨的解離度已達99.5%以上，氨氣分解後產生活性氮原子「N」，此活性氮原子正是供給鋼料滲氮反應的來源，分子狀態的氮「N2」則不易侵入鋼中或與鐵化合，僅有極微量被吸收，其量不曾超過0.0005%左右。
2NH3→3H2+「N」
(二)吸收：
在滲氮過程中，氨氣分解所產生的活性氮原子只有少部份被鋼材表面吸
收，大部份的活性氮原子很快地結合成氮分子而失去滲氮能力，並且被排出爐外為分子提供足夠的活供氮原子讓鋼材吸收以利滲氮之進行，必須持續地供給新鮮的氨氣。
(三)擴散：
鋼材表面吸收了氮原子光後，由於表面和裡層有氮濃度的差異，所以氮原子自然地由表面向裡層擴散，而表面則繼續吸收氮原子，從而形成一定厚度的滲氮層。
氣体滲氮參數：
(一)氮化溫度：
由於滲氮層的擴展是藉氮原子的擴散達成，因此滲氮溫度愈高，氮原子愈容易擴散，在同漾的滲氮時間內生成的滲氮層也愈深，滲氮溫度太低，滲氮層深度過淺，表面硬度將不，而滲氮溫度太高，雖然滲氮層深，氮化用鋼是指含碳量約0.2~0.5%間，而含A1、Cγ、MO、V、MO、V、Ti等元素之鋼，A1是使氮化層硬化，增加表面硬度，Cγ、MO、V主要改善鋼之
材質，MO可防止氮化溫度長時間加熱時發生的回火脆性，Cγ可增加氮化
層厚度。
但滲氮層中的合金氮化物聚集會使其硬度降低，因此從硬度考量，過高或過低的滲氮溫度都不適合。
此外，滲氮溫度愈高變形的危險愈大，
一般而言，滲氮溫度低於回火溫度30℃以上。
(二)滲氮時間：
滲氮時間是影响滲氮深度的參數，可想而知，滲氮時間愈長滲氮層愈深，是開始時增加較快，以後逐漸減緩，滲氮深度與氮化時間並非成比例關係。
因此滲氮深度厚所需的時間將更加長。
(三)氨分解率：
氨分解率是影响氣氛中活性氮原子濃度的參數。
氨分解率高，表示大部份的氨氣都分解成N2和H2而排出爐外，活性氮原子濃度低使得滲氮效果緩和反之氨分解率低時，活性氮原子濃度高，工件表面容易形成硬脆的化合物層，因此氨分解率是影响嘇氮層特性的重要因素。
不同滲氮溫度下適當的氨分解率範圍
氣体滲氮製程
(一)一段滲氮法：
這是最簡單的滲氮製程，工件在固定的滲氮溫度下完成處理，也稱為等溫滲氮法。
在滲氮期間氨分解率可作適度調整，例如在滲氮初期可採較低的氨分解率以利表層氮化物的成。
中期若提高氨分解率，則可避免化合物層過厚。
末期若提高氨分解率，則可降低滲氮層之氮含量，減低其脆性。
一段滲氮法通常滲氮溫度較低，可獲致高硬度和低變形，但滲氮速度慢，滲氮層較薄。
(二)二段滲氮法：
一段滲氮法之滲氮速度較慢，對於滲氮層要求較深的工件，並不適合此時可採用所謂的二段滲氮法。
在滲氮的初期採用較低的滲氮溫度和氮分解
率，使得表層有較高的氮濃度，而在第二階段採用較高的滲氮溫度和氨分解率，可以提高氮原子的擴散速度，獲得較深的滲氮層而不會使化合物層太厚。
二段滲氮法所獲得的表面硬度稍低，但滲氮速度快，脆性也不大，適於深層之滲氮。
(三)三段滲氮法：
三段滲氮法是從二段滲氮法改進而來，於第二階段滲氮之後，再度降低滲氮溫度和氨分解率，使得工件表面的氮濃度提高，如此除予可獲得深的滲氮層之外，也可得到高的表面硬度。