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离子渗氮后零件的“肿胀”现象及防治对策

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  • 来源:
  • 发布时间:2018-03-10 15:17
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离子渗氮后零件的“肿胀”现象及防治对策

【概要描述】一、“肿胀”的本质  离子渗氮后零件的“肿胀”实际上是零件尺寸变化的一种表现形式。尺寸变化是由于渗氮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。  渗氮后零件的“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:离子渗氮后零件的“肿胀量”较其它氮化方法

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  一、“肿胀”的本质
  离子渗氮后零件的“肿胀”实际上是零件尺寸变化的一种表现形式。尺寸变化是由于渗氮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。
  渗氮后零件的“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:离子渗氮后零件的“肿胀量”较其它氮化方法要小。这是因为:离子渗氮中的“阴极溅射”有使尺寸缩小的作用,因而抵消了一部分渗氮“肿胀量”。
 
  二、影响“肿胀”的因素
  渗氮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、渗氮温度、渗氮时间、渗氮气氛中的氮势等。
  材料中合金元素含量越高,零件氮化后的“肿胀”越大。
  渗氮温度愈高、渗氮时间愈长,零件氮化后的“肿胀”愈大。
  渗氮气氛的氮势越高,零件氮化后的“肿胀”愈大。
 
  三、“肿胀”的防治办法
  前以述及,“肿胀”是氮化过程中一种必然的现象,因此要彻底杜绝“肿胀”是不现实的。我们此处所说的“防治”主要有两种含义:一是尽可能减小“肿胀”量;二是在“肿胀”不可避免的情况下,掌握“肿胀”规律,省去氮化后的再次加工。
  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,缩短渗氮时间。
  ⑤在保证渗氮层性能的前提下,调整渗氮气氛。
  ⑥合理装炉,确保同炉工件温度的均匀性。
  2、掌握“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,因而可省去氮化后的再次加工。

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