氣體滲氮是把不銹鋼零件放在含氮的氣體介質中,加熱到520~560℃進行滲氮處理。在滲氮處理時,部分氨分解成活性氮原子和氫,分解反應如下:2NH3=2[N]+3H2(吸熱反應)活性[N]原子只有一小部分被鋼吸收,大部分都互相結合成N2,與H2一起排出爐外。向滲氮爐中供給的NH3氣流量越大,則NH3的分解率越小;反之分解率越大。通過調節NH3的流量便可控制NH3的分解率,這在滲氮過程中非常重要。
1. 不銹鋼鈍化膜(mo)的去除
不銹鋼中含有大量合金元素,如鉻、鎳、鉬、鎢等,這些元素與空氣中的氧接觸,在工件表面形成一層極薄而致密的氧化膜,即鈍化(hua)膜。這層鈍化膜在滲氮時不易破壞,從而阻礙了氮原子的滲入。
為使滲氮過程順利進行,必須消除妨礙不銹鋼滲氮的氧化膜(即鈍化膜,如Cr2O3之類的氧化物),所以不銹鋼零件在裝爐前應進行噴砂和嚴格的脫脂清洗,并在適當濃度的(質量15%HCI溶液)鹽酸溶液中侵蝕進行活化處理,活化處理后應盡快裝爐滲氮。馬弗罐內應事先加入氯化銨催滲,加入量按100~150g/㎡計算為宜,注意排氣管被氯化銨結晶堵塞,及時用鐵絲疏通,排氣時全開排氣孔和掛試棒孔,使氯化銨白煙排出爐外。氯化銨的催滲原理是:氯化銨在加熱到300℃以
上時發生分解,并(bing)與鋼表面的鈍(dun)化膜發生作用:

氯化銨與(yu)鈍化膜(mo)(mo)作用(yong)的結(jie)果,鈍化膜(mo)(mo)受到(dao)破壞,從而使(shi)滲(shen)氮正常進行。
2. 滲氮介(jie)質及設備(bei)
滲(shen)氮用氨(an)氣(qi)采用工(gong)業合成液(ye)氨(an),滲(shen)氮可在(zai)井式氣(qi)體滲(shen)氮爐(lu)(lu)中進(jin)行,也可在(zai)氣(qi)體滲(shen)碳爐(lu)(lu)中進(jin)行。氨(an)氣(qi)由液(ye)氨(an)瓶經過流量劑(ji)、干(gan)燥箱進(jin)入滲(shen)氮罐,爐(lu)(lu)罐要(yao)求密封,罐內溫度及氣(qi)流應盡可能均勻。
用(yong)(yong)氨氣分解率測定計測量氮(dan)和氫的體積與廢氣總體積之(zhi)比,用(yong)(yong)以表示氨分解的程度。
3. 不銹鋼零(ling)件滲(shen)氮工藝規范
滲(shen)(shen)氮(dan)溫(wen)度(du)(du)一(yi)般(ban)(ban)在500~580℃。不(bu)銹鋼滲(shen)(shen)氮(dan)時(shi)(shi),由于鋼中(zhong)的合金元(yuan)素含量較(jiao)(jiao)高,使氮(dan)原子在鋼中(zhong)擴散困難,因(yin)此(ci)滲(shen)(shen)氮(dan)處理的時(shi)(shi)間都比(bi)較(jiao)(jiao)長。而且(qie)當滲(shen)(shen)氮(dan)層達到一(yi)定(ding)厚度(du)(du)時(shi)(shi),再延長滲(shen)(shen)氮(dan)時(shi)(shi)間,滲(shen)(shen)氮(dan)層厚度(du)(du)無明顯增加(jia),所以不(bu)銹鋼的滲(shen)(shen)氮(dan)層一(yi)般(ban)(ban)很薄(bo)。
滲氮(dan)(dan)速度(du)隨(sui)滲氮(dan)(dan)溫(wen)(wen)度(du)的(de)提高(gao)而增加(jia),但(dan)不(bu)(bu)像結構鋼(gang)那樣增加(jia)得比(bi)較大,并且提高(gao)滲氮(dan)(dan)溫(wen)(wen)度(du)還將引起滲氮(dan)(dan)層硬度(du)的(de)顯(xian)著(zhu)下降。因此不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)滲氮(dan)(dan)溫(wen)(wen)度(du)一般不(bu)(bu)能太高(gao)。除在高(gao)溫(wen)(wen)下工作的(de)零(ling)件(jian)(jian)應采用(yong)較高(gao)的(de)滲氮(dan)(dan)溫(wen)(wen)度(du)外,對于以提高(gao)耐(nai)磨(mo)性為主(zhu)的(de)不(bu)(bu)銹鋼(gang)零(ling)件(jian)(jian),其(qi)滲氮(dan)(dan)溫(wen)(wen)度(du)都比(bi)較低(di)。
常用的不銹鋼零件的滲氮工藝規(gui)范見(jian)表(biao)3-17。


從生(sheng)產實(shi)踐中(zhong)不(bu)難看出,溫(wen)度(du)(du)對滲(shen)(shen)氮(dan)層(ceng)(ceng)(ceng)表(biao)(biao)面(mian)硬度(du)(du)及(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)深(shen)(shen)的(de)(de)(de)影響顯(xian)著。溫(wen)度(du)(du)越低(di),滲(shen)(shen)氮(dan)層(ceng)(ceng)(ceng)表(biao)(biao)面(mian)硬度(du)(du)越高,滲(shen)(shen)層(ceng)(ceng)(ceng)越淺,變(bian)形量越小;反(fan)之,滲(shen)(shen)氮(dan)層(ceng)(ceng)(ceng)表(biao)(biao)面(mian)硬度(du)(du)降低(di),層(ceng)(ceng)(ceng)深(shen)(shen)增(zeng)(zeng)加,變(bian)形量增(zeng)(zeng)大。同時(shi),滲(shen)(shen)氮(dan)后的(de)(de)(de)硬度(du)(du)不(bu)僅取決于溫(wen)度(du)(du),還與氨的(de)(de)(de)分解率(lv)有關。滲(shen)(shen)氮(dan)時(shi)間取決于所要求的(de)(de)(de)滲(shen)(shen)氮(dan)深(shen)(shen)度(du)(du)及(ji)滲(shen)(shen)氮(dan)溫(wen)度(du)(du)。由(you)于滲(shen)(shen)氮(dan)是在較低(di)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)下進行的(de)(de)(de),所以滲(shen)(shen)氮(dan)速率(lv)甚低(di)。與滲(shen)(shen)碳相(xiang)比,滲(shen)(shen)氮(dan)層(ceng)(ceng)(ceng)深(shen)(shen)度(du)(du)比滲(shen)(shen)碳層(ceng)(ceng)(ceng)淺,過深(shen)(shen)的(de)(de)(de)滲(shen)(shen)氮(dan)層(ceng)(ceng)(ceng)則需要更長(chang)時(shi)間的(de)(de)(de)滲(shen)(shen)氮(dan)。
4. 不銹鋼零件滲氮后(hou)的檢查
不(bu)銹鋼滲氮零件的質量檢查,一般包(bao)括外觀、金相組織、滲層深(shen)度(du)、表面(mian)硬度(du)、脆性及變形等。

