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井式爐氣體滲氮工藝操作

預(yù)備處理確定原則：

1．一般結(jié)構(gòu)鋼件用調(diào)質(zhì)處理，高溫回火溫度應(yīng)比滲氮溫度高20~40℃，保溫時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)

2．對(duì)沖擊韌度值要求低的零件，可采用正火，但正火冷卻速度要快，斷面尺寸較大的零件不得用正火

3．38CrMoAl鋼應(yīng)采用調(diào)質(zhì)，否則滲層中易出現(xiàn)針狀氮化物，工、模具鋼滲氮前，須經(jīng)淬火、回火處理，不得用退火

4．對(duì)細(xì)長(zhǎng)、薄壁、復(fù)雜和精密的零件，滲氮前須進(jìn)行一次或多次去應(yīng)力處理，去應(yīng)力溫度一般低于調(diào)質(zhì)回火溫度，高于滲氮溫度，如處理后變形超差，進(jìn)行矯正后再次按原工藝去應(yīng)力一次，直至變形量完全合格為止.

準(zhǔn)備工作：

1．設(shè)備準(zhǔn)備

1）滲氮前對(duì)控溫儀表、液氨瓶、流量計(jì)、氨分解測(cè)定儀、各種管路系統(tǒng)做全面檢查，保證設(shè)備的正常運(yùn)行和使用，爐內(nèi)溫差應(yīng)小于10℃

2）干燥劑常用氧化鈣、氯化鈣等，常用焙燒過(guò)的氧化鈣，如失效應(yīng)更換或烘干

3）滲氮介質(zhì)用水的體積分?jǐn)?shù)小于0.2%的液氨為好

4）根據(jù)零件的形狀、尺寸、質(zhì)量和技術(shù)要求，準(zhǔn)備好吊具，使用前應(yīng)認(rèn)真檢查是否完好可靠，并清洗干凈

2．零件的準(zhǔn)備

1）滲氮零件的表面粗糙度Ra1.6μm以下，表面不得有拉毛，碰傷及生銹等缺陷，不能及時(shí)處理的零件須涂油保護(hù)，以免生銹

2）易畸變的零件，應(yīng)預(yù)測(cè)畸變量，并做好記錄

3）試樣的材質(zhì)及預(yù)先熱處理均與零件相同，試樣尺寸為ф（20~30）mm×(6~10)mm，試樣3~5件，并編號(hào)放在有代表性的不同位置

4）認(rèn)真清洗零件，吊裝入爐時(shí)，再用清潔汽油擦凈，以保證零件的清潔度

5）將清洗干凈的零件裝入滲氮爐中，對(duì)于易變形的細(xì)長(zhǎng)桿件必須垂直吊掛，間距要均勻，不要堵排氣孔，零件不得超出有效加熱區(qū)的范圍

工藝規(guī)范的確定：

1．滲氮溫度

1）常用500~530℃，能保證氮化物有較大的彌散度，硬度Z高

2）隨滲氮溫度升高，滲層深度增加，而硬度顯著降低，大于550℃滲氮，多數(shù)鋼種的Z高硬度低于1000HV

3）用兩階段或三階段滲氮時(shí)，第二階段的溫度常低于560℃

2．滲氮時(shí)間

1）滲氮層隨滲氮時(shí)間延長(zhǎng)而增厚。初期增長(zhǎng)率大，以后漸趨緩慢，遵循拋物線規(guī)律，一般滲速在0.01mm/h左右

2）隨保溫時(shí)間延長(zhǎng)，氮化物聚集長(zhǎng)大，硬度下降。溫度越高，時(shí)間越長(zhǎng)，長(zhǎng)大越厲害

3．氨分解率

1）氨分解率控制在25%~40%較好，活性氮原子Z多，零件表面大量吸收氮

2）氨分解率超過(guò)60%，氣氛中氫的體積分?jǐn)?shù)達(dá)52%，產(chǎn)生脫氮作用，大量氮分子和氫分子停滯于零件表面，使氮原子不被吸收，滲層減薄

3）一階段或二階段滲氮，強(qiáng)滲氨分解率分18%~30%，擴(kuò)散時(shí)氨分解率為40%~60%較理想

滲氮操作：

1．升溫：升溫前應(yīng)通氨排氣，氨氣流量是正常使用流量的2倍以上，對(duì)變形要求嚴(yán)格的，采用階梯升溫，在200~250℃、400~450℃各保溫1~2h，也可以使升溫速度小于50℃/h，在接近保溫時(shí)間時(shí)，應(yīng)加大氨量，使分解率控制在工藝要求下限

2．排氣：一般邊升溫邊排氣，在150~200℃內(nèi)排空，在排氣過(guò)程中可以用pH試紙（試紙用水浸濕，遇氨氣變藍(lán)色）或玻璃棒（玻璃棒沾鹽遇氨氣有白煙排出）方法檢查爐罐及管道密封情況

排氣階段，不斷通入氨氣，使?fàn)t氣壓力達(dá)到200~400Pa，由于氨氣易溶于水，所以測(cè)定氨分解率的U形管中通常裝入油。在滲氮罐中，空氣不清作，不能點(diǎn)燃排氣管，在升溫階段氨分解率可達(dá)70%，爐氣中氨的體積分?jǐn)?shù)大于95%時(shí)，可減少氨流量，并保持爐內(nèi)正壓

3．保溫：當(dāng)溫度達(dá)到工藝規(guī)定溫度后，調(diào)節(jié)氨流量，使氨分解率控制在18%~35%，并開(kāi)始計(jì)算保溫時(shí)間，這時(shí)爐壓在200~600Pa，在滲氮過(guò)程中，采用調(diào)節(jié)氨流量的方法來(lái)控制氨分解率，一般每隔15~30min測(cè)一次氨分解率，在保溫過(guò)程中，爐溫上下偏差應(yīng)小于5℃，在接近保溫結(jié)束時(shí)，應(yīng)從取樣孔中取出試樣，進(jìn)行必要的分析

4．脫氮冷卻：在滲氮整個(gè)階段結(jié)束后，關(guān)閉排氣閥門，減少氨流量，保溫2h，使氨分解率大于70%，使零件表面氮濃度降低，減少表面脆性。此后停電降溫，繼續(xù)向爐內(nèi)通入少量氨氣，使?fàn)t子保持正壓，爐溫降至150℃以下可停止供氨出爐，零件出爐應(yīng)避免碰撞