模具钢渗氮层金相分析 PPT

注：其中2点以上处于相同级 别时，才能定级，否则 ，需重 复测定1次。
模具钢渗氮工艺基础知识
5、显微硬度
①选取一个粗糙度较小的渗氮面，将 维氏硬度计设置力值为0.5kgf，保荷 时间为15s； ②每个试样打取三个硬度值，并做好 记录。
模具钢渗氮层的金相分析
模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
模具钢渗氮层的金相分析 38CrMoAl二段氮化工艺
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模具钢渗氮工艺基础知识
3）三段氮化：
三段氮化基于二段氮化，特点是提高第二 阶段的温度来进一步缩短氮化速度，达到 一定的氮化深度后再将温度降至相当于第 一阶段的温度或稍高的温度继续氮化，使 表层氮达到最佳浓度，而不致使表面硬度 过低。 缺点：工艺过程不太容易控制，尤其是在 硬度和变形量方面容易出现超差，所以在 生产应用上收到一定的限制。
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2、渗氮层氮化物检验
将拍完渗氮层深度的样品放大至500×观察 其扩散层氮化物，参照渗氮层氮化物级别 图进行评定 。
模具钢渗氮层的金相分析
模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
3、白亮层检测
（是指渗氮工件表层的ξ相、ε相和γ’相或其中的一相或两相所组成的化合物层，故又称 为化合物层或化合层。因其不易为普通腐蚀剂所着色，在显微镜下呈白亮状态而得名。其 可以提高零件的抗蚀性，但具有一定的脆性，容易造成表面剥落。）
①将上一步样品放大至1000×， 上下白亮层各拍取一张照片； ②通过测量软件，每张照片各测 取三个白亮层厚度。
注：我们做模具钢渗氮层分析，不 一定有白亮层存在，如没有实验过 程中可省略这一步。
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模具钢渗氮层的金相分析
4、脆性等级
①将完成上述三步的样品去掉镶样层，清洗 渗氮面； ②选取一个氮化面，在维氏硬度计上用 10kgf，保荷时间为10s，随机打三个硬度 点； ③到显微镜下放大100×观察此三个硬度点， 拍取三张照片并对照标准进行判级。
模具钢渗氮层金相分析
第一部分 模具钢渗氮工艺基础知识
第二部分 模具钢渗氮层的金相分析 CONTANTS
第一部分
渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
1、定义
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。常见的渗氮方式有：液体渗氮、离子渗氮、气体渗氮。
模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
1、渗氮层深度及渗氮层不均匀性(从表面至与基体组织有明显分界为
止的距离为渗氮层深度）。
1）硬度法
采用维氏硬度 ，试验力规定 2.94N(O.3kgf) ， 从 试样表面测至比基体维氏硬度值高50H V 处的垂 直距离为渗氮层深度。
2）金相法
① 镶样保护上下两渗氮面，即渗氮检测面截 面为金相观察检测面； ②预磨抛光并用4%硝酸酒精浅侵蚀（观察表面变色即可，如不清晰可重复侵蚀）； ③置于显微镜上，用100×或者200×观察，上下渗氮层各拍取一张照片； ④使用测量软件，每张照片测五个深度，需包括照片中的最大最小深度。
模具钢渗氮层的金相分析
38CrMoAl三段氮化工艺
三种氮化工艺所得渗氮层比较：
表面硬度：等温氮化>二段氮化>三段氮化 渗氮层深度：三段氮化>二段氮化>等温氮化
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
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模具钢渗氮层的金相分析
RN2-25-6氮化炉
第二部分
渗氮层的金相分析
GB/T 11354-2005 钢铁零件渗氮层深度测定和金相组织检验
图中有两个共析反应：γ→α+Fe4N（ γ’）； ε→γ+γ’
模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
3、气体渗氮工艺
工艺路线：锻造→正（退）火→粗加工→调质→精加工→去应力退火→粗磨 →氮化（→精磨）。
气体渗氮分为三种：等温渗氮（一段氮化）、二段氮化、三段氮化。
1）等温氮化：
前20h是表面形成氮化物阶段,采用低 氨分解率使表面迅速吸收大量氮原子并使 表面形成弥散度大的氮化物提高表面硬度。
第二阶段是表层氮原子向内扩散,增 加渗层厚度.为了降低氮化层脆性,在氮化 结束前2h进行退氮处理,使氮继续向内层扩 散,以降低表面的氮浓度。
等温氮化操作简单、变形小，但氮化 时间长，生产效率低，且氮化后表面往往 有“白亮层”产出，有时还有疏松层。
38CrMoAl等温氮化工艺
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2）二段氮化：
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模具钢渗氮层的金相分析
铁和氮在不同的条件下可以形成五个相， 如右图：
① α相。氮在α-Fe中的间隙固溶体。 ②γ相。氮在γ-Fe中的间隙固溶体即含氮奥 氏体。 ③γ’相。成分可变的间隙相。于680℃以上 将发生分解，并溶于ε相中。 ④ ε相。一种成分可变的氮化物，它是以氮 化物Fe（2~3）N为基的固溶体。 ⑤ζ相。是以Fe2N化合物为基的间隙固溶体。 性脆，在500℃以上转变为ε相。
第一阶段使工件表面形成弥散度高的氮化 物。 第二阶段加速氮在钢中的扩散，增加氮化 层深度，在第二阶段稍提高温度，氮化物 不会显著聚集长大，因此硬度下降不多， 而且可使氮化层的硬度分布趋于平缓。
优点：可在保证较高硬度的前提下缩短氮 化时间，硬度梯度平缓，且可以减薄表面 的白亮脆性化合物，因此在生产上广泛用 于要求渗氮层较深的零件，如磨床主轴。
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。
2、原理
渗入钢中的氮由表及里与铁形成不同含氮量的氮化铁，同时与钢中的其 它合金元素结合形成各类氮化物。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、 耐腐蚀能力等。
5、检测中常见问题分析
1）渗氮层不均匀
主要原因有： 装炉方式不合理；气压调节不当；渗氮处理期间温度不均匀； 炉内 气流不合理。
2）出现脉状或网状氮化物 其形成机理尚无定论，一般认为与合金元素在晶界偏聚及氮原子的扩散有关。因 此，控制合金元素偏聚的措施均有利于减轻脉状氮化物的形成。工艺参数方面， 渗氮温度越高，保温时间越长，越易促进脉状组织的形成，如工件的棱角处，因 渗氮温度相对较高，脉状组织比其它部位严重得多。