钢的渗氮技术及检验

钢 的 渗 氮 技 术 及 检 验2013年 7月 l渗 氮 基 本 原 理l氮 化 方 法l渗 氮 钢 及 预 先 热 处 理l渗 氮 工 艺 及 实 践l渗 氮 设 备l渗 氮 件 的 品 质 检 验l渗 氮 硬 化 层 深 度 的 测 定 和 金 相 组 织 检 验l氮 化 常 见 问 题 分 析 渗 氮 定 义 ： 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 。钢 的 渗 氮 通 常 在 480580 进 行 ， 抗 蚀 渗氮 或 含 钛 2%以 上 的 钢 种 的 渗 氮 温 度 一 般也 不 超 过 650 .渗 氮 层 表 面 硬 度 高 而 且 表面 处 于 压 应 力 状 态 ， 能 显 著 提 高 钢 的 耐磨 性 与 疲 劳 强 度 ， 改 善 耐 蚀 性 和 抗 擦 伤性 能 。 500 以 下 长 时 间 加 热 ， 渗 氮 层 硬度 可 基 本 保 持 不 变 。渗 氮 的 目 的 ： 是 为 了 提 高 钢 铁 制 件 的 表面 硬 度 ， 耐 磨 性 ， 疲 劳 性 能 及 抗 腐 蚀 性能 。 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 。 n 零 件 经 过 氮 化 以 后 ， 它 的 表 层 组 织 由 于 氮 的 渗入 而 发 生 了 变 化 。 由 铁 氮 系 状 态 图 中 可 知 ， 其形 成 五 种 相 ， 即 相 、 相 、 相 、 相 和 相 。 相 是 氮 在 - e中 的 间 隙 固 溶 体 ， 相 在 缓 慢 冷 却过 程 中 将 析 出 相 。 相 是 氮 在 -Fe中 的 间 隙 固 溶 体 ， 即 含 氮 奥 氏 体 。缓 冷 时 相 发 生 共 析 反 应 ， 生 成 共 析 组 织 （ +）。 相 是 有 序 面 心 立 点 阵 的 间 隙 相 ， 存 在 于 680 以下 。 相 有 较 高 的 硬 度 （ HV550） 和 韧 性 。 相 是 含 氮 范 围 很 宽 的 间 隙 相 化 合 物 ， 室 温 时 含 氮量 为 8.1-11.1%， 成 分 近 似 于 Fe2-3N。 随 着 温 度 的降 低 ， 相 中 不 断 析 出 相 。 相 是 以 密 排 六 方 点 阵 为 化 合 物 Fe2N为 基 的 间 隙 固 溶 体 ， 含 氮 在 11.1-11.35%范 围 内 ， 性 脆 、 耐 腐 蚀。n 氮 化 层 的 组 织 习 惯 上 都 说 成 由 白 亮 层 、 、这 三 层 组 成 。 Fe-N状 态 图 中 的 相 n合 金 钢 中 氮 化 层 的 形 成 ， 氮 不 仅 与 铁 发 生作 用 ， 而 且 与 合 金 元 素 也 发 生 作 用 。如 果 在 590 以 下 进 行 氮 化 ， 氮 首 先 溶 入 -Fe中形 成 相 。当 氮 达 到 -Fe的 饱 和 浓 度 后 ， 便 与 氮 化 物 形 成元 素 发 生 作 用 ， 按 照 氮 与 合 金 元 素 亲 和 力 的 强弱 ， 依 次 形 成 氮 化 物 。 例 如 38CrMoAlA， 先 形成 极 为 弥 散 的 氮 化 铝 ， 然 后 形 成 氮 化 钼 ， 最 后形 成 氮 化 铬 。合 金 元 素 与 氮 的 亲 和 力 越 大 ， 所 形 成 的 氮 化 物越 稳 定 ， 熔 点 、 硬 度 也 越 高 。氮 化 物 的 稳 定 性 按 下 列 次 序 降 低 ， 即 Ti、 Al、V、 Nb、 W、 Mo、 Cr、 Mn、 Fe的 氮 化 物 。 l 氮 化 工 艺 方 法 硬 氮 化 ： 学 名 渗 氮 ， 也 有 人 称 为 常 规 氮 化 。渗 入 钢 表 面 的 是 单 一 的 氮 元 素 ， 在 方 法 上 有气 体 法 和 离 子 法 等 。l 对 于 结 构 零 件 通 常 选 用 的 钢 种 为 含 铬 、 钼 、 钛 、 铝 等 合 金 元 素 的 专 用 钢 ，也 有 在 其 它 钢 种 上 进 行 渗 氮 的 ， 例 如 不 锈 钢 、 模 具 钢 等 。l 渗 氮 处 理 的 温 度 通 常 在 480 540 范 围 （ 既 要 保 持 工 件 的 心 部 的 调 质 硬 度又 要 使 渗 氮 层 的 硬 度 达 到 要 求 值 ） ， 处 理 的 时 间 按 照 要 求 深 度 不 同 ， 一 般为 15 70小 时 ， 甚 至 更 长 。 l 渗 氮 的 着 眼 点 是 希 望 获 得 较 深 厚 度 （ 0.1 0.65mm,也 有 要 求 更 深 一 些 的 ）具 有 高 硬 度 的 呈 弥 散 状 的 合 金 氮 化 物 层 （ 即 扩 散 层 ） ， 对 于 出 现 外 表 层 的化 合 物 层 （ 白 亮 层 ） 则 希 望 尽 可 能 的 浅 簿 ， 甚 至 希 望 没 有 。 软 氮 化 ： 软 氮 化 实 质 上 是 以 渗 氮 为 主 的 低 温 碳 氮共 渗 ， 钢 的 氮 原 子 渗 及 的 同 时 ， 还 有 少 量 的 碳 原子 渗 入 ， 其 处 理 结 果 与 前 述 一 般 气 体 氮 相 比 ， 渗层 硬 度 较 低 ， 脆 性 较 小 ， 故 称 为 软 氮 化 。l 软 氮 化 方 法 分 为 气 体 软 氮 化 和 液 体 软 氮 化 两 大 类 。 l 软 氮 化 常 用 的 共 渗 介 质 有 尿 素 、 甲 酰 胺 和 三 乙 醇 胺 ， 它 们 在 软 氮 化 温 度下 发 生 热 分 解 反 应 ， 产 生 活 性 碳 、 氮 原 子 。 活 性 碳 、 氮 原 子 被 工件 表 面 吸 收 ， 通 过 扩 散 渗 入 工 件 表 层 ， 从 而 获 得 以 氮 为 主 的 碳 氮共 渗 层 。 气 体 软 氮 化 温 度 常 用 560-570 ， 因 该 温 度 下 氮 化 层 硬度 值 最 高 。 氮 化 时 间 常 为 2-3小 时 ， 因 为 超 过 2.5小 时 ， 随 时 间 延长 ， 氮 化 层 深 度 增 加 很 慢 。 软 氮 化 层 组 织 和 软 氮 化 特 点 ： 钢 经 软 氮 化 后 ， 表 面 最 外 层 可 获 得几 微 米 至 几 十 微 米 的 白 亮 层 ， 它 是 由 相 、 相 和 含 氮 的 渗 碳 体Fe3（ C， N） 所 组 成 ， 次 层 为 0.3-0.4毫 米 的 扩 散 层 ， 它 主 要 是 由相 和 相 组 成 。 软 氮 化 具 有 以 下 特 点 ： (1)处 理 温 度 低 ， 时 间 短 ， 工 件 变 形 小 。 (2)不 受 钢 种 限 制 ， 碳 钢 、 低 合 金 钢 、 工 模 具 钢 、 不 锈 钢 、 铸 铁及 铁 基 粉 未 冶 金 材 料 均 可 进 行 软 氮 化 处 理 。 工 件 经 软 氮 化 后 的 表面 硬 度 与 氮 化 工 艺 及 材 料 有 关 。 （ 3） 能 显 著 地 提 高 工 件 的 疲 劳极 限 、 耐 磨 性 和 耐 腐 蚀 性 。 在 干 摩 擦 条 件 下 还 具 有 抗 擦 伤 和 抗 咬 合 等 性 能 。 l渗 氮 方 法 ： 气 体 渗 氮 液 体 渗 氮 固 体 渗 氮 离 子 渗 氮 。 l 气 体 氮 化 系 于 1923年 由 德 国 AFry 所 发 表 ， 将 工 件 置 于 炉 内 ， 利 NH3气 直 接 输 进 500 550 的 氮 化 炉 内 ， 保 持 20 100小 时 ， 使 NH3气 分解 为 原 子 状 态 的 （ N） 气 与 （ H） 气 而 进 行 渗 氮 处 理 ， 在 使 钢 的 表面 产 生 耐 磨 、 耐 腐 蚀 之 化 合 物 层 为 主 要 目 的 ， 其 厚 度 约 为 0.020.2m/m， 其 性 质 极 硬 Hv 1000 1200， 又 极 脆 ， NH3之 分 解 率 视 流 量的 大 小 与 温 度 的 高 低 而 有 所 改 变 ， 流 量 愈 大 则 分 解 度 愈 低 ， 流 量 愈小 则 分 解 率 愈 高 ， 温 度 愈 高 分 解 率 愈 高 ， 温 度 愈 低 分 解 率 亦 愈 低 ，NH3气 在 570 时 经 热 分 解 如 下 ：l NH3 N Fe + 3/2 H2l 经 分 解 出 来 的 N， 随 而 扩 散 进 入 钢 的 表 面 形 成 。 相 的 Fe2 - 3N气 体 渗氮 ， 一 般 缺 点 为 硬 化 层 薄 而 氮 化 处 理 时 间 长 。l 气 体 氮 化 因 分 解 NH3进 行 渗 氮 效 率 低 ， 故 一 般 均 固 定 选 用 适 用 于 氮化 之 钢 种 ， 如 含 有 Al， Cr， Mo等 氮 化 元 素 ， 否 则 氮 化 几 无 法 进 行 ，一 般 使 用 强 韧 化 处 理 又 称 调 质 ， 因 Al， Cr， Mo等 皆 为 提 高 变 态 点 温度 之 元 素 ， 故 淬 火 温 度 高 ， 回 火 温 度 亦 较 普 通 之 构 造 用 合 金 钢 高 ，此 乃 在 氮 化 温 度 长 时 间 加 热 之 间 ， 发 生 回 火 脆 性 ， 故 预 先 施 以 调 质强 韧 化 处 理 。 NH 3气 体 氮 化 ， 因 为 时 间 长 表 面 粗 糙 ， 硬 而 较 脆 不 易研 磨 ， 而 且 时 间 长 不 经 济 ， 用 于 塑 胶 射 出 形 机 的 送 料 管 及 螺 旋 杆 的氮 化 。 l 液 体 软 氮 化 主 要 不 同 是 在 氮 化 层 里 之 有 Fe3N相 ， Fe4Nr相 存 在 而不 含 Fe2N相 氮 化 物 ， 相 化 合 物 硬 脆 在 氮 化 处 理 上 是 不 良 于 韧 性的 氮 化 物 ， 液 体 软 氮 化 的 方 法 是 将 被 处 理 工 件 ， 先 除 锈 ， 脱 脂 ，预 热 后 再 置 于 氮 化 坩 埚 内 ， 坩 埚 内 是 以 TF 1为 主 盐 剂 ， 被 加 温到 560 600 处 理 数 分 至 数 小 时 ， 依 工 件 所 受 外 力 负 荷 大 小 ， 而决 定 氮 化 层 深 度 ， 在 处 理 中 ， 必 须 在 坩 埚 底 部 通 入 一 支 空 气 管 以一 定 量 之 空 气 氮 化 盐 剂 分 解 为 CN或 CNO， 渗 透 扩 散 至 工 作 表 面 ，使 工 件 表 面 最 外 层 化 合 物 8 9%wt的 N及 少 量 的 C及 扩 散 层 ， 氮 原子 扩 散 入 Fe基 地 中 使 钢 件 更 具 耐 疲 劳 性 ， 氮 化 期 间 由 于 CNO之 分 解 消 耗 ， 所 以 不 断 要 在 6 8小 时 处 理 中 化 验 盐 剂 成 份 ， 以 便调 整 空 气 量 或 加 入 新 的 盐 剂 。l 液 体 软 氮 化 处 理 用 的 材 料 为 铁 金 属 ， 氮 化 后 的 表 面 硬 度 以 含 有 Al， Cr， Mo， Ti元 素 者 硬 度 较 高 ， 而 其 含 金 量 愈 多 而 氮 化 深 度 愈 浅， 如 炭 素 钢 Hv 350 650， 不 锈 钢 Hv 1000 1200， 氮 化 钢 Hv 800 1100。 l 液 体 软 氮 化 适 用 于 耐 磨 及 耐 疲 劳 等 汽 车 零 件 ， 缝 衣 机 、 照 相 机 等如 气 缸 套 处 理 ， 气 门 阀 处 理 、 活 塞 筒 处 理 及 不 易 变 形 的 模 具 处 。采 用 液 体 软 氮 化 的 国 家 ， 西 欧 各 国 、 美 国 、 苏 俄 、 日 本 。 l 此 一 方 法 为 将 一 工 件 放 置 于 氮 化 炉 内 ， 预 先 将 炉 内 抽 成 真 空 达 10-2 10-3 Torr（ Hg） 后 导 入 N2气 体 或 N2 + H2之 混 合 气 体 ， 调 整 炉 内 达 1 10 Torr， 将 炉 体 接 上 阳 极 ， 工 件 接 上 阴 极 ， 两 极 间 通 以 数 百 伏 之 直 流 电 压， 此 时 炉 内 之 N2气 体 则 发 生 光 辉 放 电 成 正 离 子 ， 向 工 作 表 面 移 动 ， 在 瞬间 阴 极 电 压 急 剧 下 降 ， 使 正 离 子 以 高 速 冲 向 阴 极 表 面 ， 将 动 能 转 变 为 气能 ， 使 得 工 件 表 面 温 度 得 以 上 升 ， 因 氮 离 子 的 冲 击 后 将 工 件 表 面 打 出Fe.C.O.等 元 素 飞 溅 出 来 与 氮 离 子 结 合 成 FeN， 由 此 氮 化 铁 逐 渐 被 吸 附 在工 件 上 而 产 生 氮 化 作 用 ， 离 子 氮 化 在 基 本 上 是 采 用 氮 气 ， 但 若 添 加 碳 化氢 系 气 体 则 可 作 离 子 软 氮 化 处 理 ， 但 一 般 统 称 离 子 氮 化 处 理 ， 工 件 表 面氮 气 浓 度 可 改 变 炉 内 充 填 的 混 合 气 体 （ N2 + H2） 的 分 压 比 调 节 得 之 ， 纯离 子 氮 化 时 ， 在 工 作 表 面 得 单 相 的 r（ Fe4N） 组 织 含 N量 在 5.7 6.1%wt， 厚 层 在 10n以 内 ， 此 化 合 物 层 强 韧 而 非 多 孔 质 层 ， 不 易 脱 落 ， 由 于 氮化 铁 不 断 的 被 工 件 吸 附 并 扩 散 至 内 部 ， 由 表 面 至 内 部 的 组 织 即 为 FeN Fe 2N Fe3N Fe4N顺 序 变 化 ， 单 相 （ Fe3N） 含 N量 在 5.7 11.0%wt，单 相 （ Fe2N） 含 N量 在 11.0 11.35%wt， 离 子 氮 化 首 先 生 成 r相 再 添 加 碳化 氢 气 系 时 使 其 变 成 相 之 化 合 物 层 与 扩 散 层 ， 由 于 扩 散 层 的 增 加 对 疲劳 强 度 的 增 加 有 很 多 助 。 而 蚀 性 以 相 最 佳 。l 离 子 氮 化 处 理 温 度 可 从 350 开 始 ， 由 于 考 虑 到 材 质 及 其 相 关 机 械 性 质的 选 用 处 理 时 间 可 由 数 分 钟 以 致 于 长 时 间 处 理 ， 本 法 与 过 去 利 用 热 分 解化 学 反 应 氮 化 的 处 理 法 不 同 ， 本 法 系 利 用 高 离 子 能 之 故 ， 过 去 认 为 难 处理 的 不 锈 钢 、 钛 、 钴 等 材 料 也 能 简 单 的 施 以 优 秀 的 表 面 硬 化 处 理 。 n氮 化 钢 的 特 点 优 点l 明 显 提 高 零 件 疲 劳 强 度 和 耐 磨 性 ；l 具 有 对 水 、 油 等 介 质 的 耐 腐 蚀 的 能 力 ； l 零 件 的 变 形 量 很 小 ；l 氮 化 层 在 较 高 的 温 度 仍 能 保 持 其 硬 度 。 缺 点 l 生 产 周 期 长 ， 成 本 高 。 n氮 化 处 理 后 的 性 能表 面 硬 度 要 求 高 耐 磨 性 的 零 件 ， 表 面 硬 度 高 达 HV900 1000； 仅 要 求 高 疲 劳 强 度 的 零 件 ， 表 面 硬 度 可 以 为 HV500800。 心 部 硬 度 在 氮 化 处 理 前 零 件 经 受 调 质 处 理 ， 零 件 硬 度 为 HV200300， 为 回 火 索 氏 体 组 织 ， 经 氮 化 处 理 后 ， 心 部 还 具 有良 好 的 综 合 机 械 性 能 。 n氮 化 钢 的 合 金 化合 金 元 素 与 钢 的 氮 化 工 艺 氮 化 工 艺 的 要 求 ： l 氮 化 表 面 的 高 硬 度 ；l 氮 化 表 面 的 脆 性 满 足 要 求 ；l 获 得 足 够 深 的 氮 化 层 深 度 ；l 尽 可 能 缩 短 氮 化 时 间 。氮 化 钢 的 硬 度 和 耐 磨 性 主 要 取 决 于 合 金 氮 化 物 的数 量 、 大 小 、 种 类 和 分 布 。 但 是 由 于 钢 中 含 有 一定 量 的 C， 因 而 氮 化 时 总 是 形 成 碳 氮 化 合 物 相 。 不 同 氮 化 钢 的 氮 化 层 深 度 与 硬 度 的 关 系 合 金 元 素 对 氮 化 层 深 度 和 表 面 硬 度 的 影 响 n钢 的 淬 透 性 和 淬 火 工 艺 氮 化 钢 在 氮 化 以 前 要 进 行 调 质 处 理 ， 因 此 就必 须 考 虑 钢 的 淬 透 性 和 其 它 淬 火 工 艺 性 能 。 铝 是 非 碳 化 物 形 成 元 素 ， 铝 的 存 在 并 不 增 加 钢 中碳 化 物 的 溶 解 温 度 ；铬 、 钼 是 增 大 钢 的 淬 透 性 重 要 的 元 素 ； 钛 、 铌 、 钒 等 强 碳 化 物 形 成 元 素 存 在 时 ， 需 要 提高 淬 火 温 度 ， 使 含 钛 、 铌 、 钒 的 碳 化 物 溶 于 奥 氏体 中 ， 增 大 钢 的 淬 透 性 。 要 使 氮 化 过 程 中 扩 散 进 入 相 的 氮 原 子 能 与 钒 、 钼、 铬 、 铝 等 原 子 形 成 超 细 微 的 氮 化 物 ， 对 相 基 体起 有 效 的 硬 化 作 用 ， 那 么 ， 在 调 质 处 理 淬 火 时 ，首 先 要 使 这 些 元 素 较 多 地 溶 入 奥 氏 体 ， 淬 火 成 马氏 体 时 使 这 些 元 素 被 保 留 在 马 氏 体 中 。 n合 金 元 素 与 回 火 铬 、 钼 、 钒 元 素 溶 入 马 氏 体 中 时 ， 分 别 能使 钢 在 400 500 、 500 600 、 550650 回 火 时 保 持 高 的 强 度 。 钼 可 使 钢 在 510 580 氮 化 长 期 保 温 和 随后 炉 冷 时 ， 不 致 产 生 回 火 脆 化 。 类 别 牌 号碳 素 结 构 钢 08（ F） 、 10、 15、 20、 45、 60合 金 结 构 钢 20MnV、 20SiMn2MoV、 25SiMn2MoV、 37 SiMn2MoV、 15MnVB、 20 MnVB、 40 MnVB、 20Si MnVB、 15Cr、 20Cr、 30Cr、 35Cr、 40Cr、 15CrMo、 38CrSi、20CrMo、 30 CrMo、 35 CrMo、 42 CrMo、 12 CrMoV、 35 CrMoV、 25Cr2MoVA、20Cr3MoWVA、 38CrMoAl、 20CrV、 40 CrV、 50 CrVA、 15CrMn、 20CrMn、40CrMn、 20CrMnSi、 25 CrMnSi、 30 CrMnSi、 30CrMoAl、 30CrMnAl、30CrMnSiA、 20CrMnMo、 40 CrMnMo、 20 CrMnTi、 30 CrMnTi、 12Cr2Ni4、 20 Cr2Ni4、 20CrNiMo、 40CrNiMoA、 45CrNiMoVA、 18Cr2Ni4WA、 25 Cr2Ni4WA不 锈 耐 酸 钢耐 热 钢 1Cr 17、 1Cr13、 2Cr13、 7Cr17、 1Cr18Ni9、 0Cr17Ni7Al、 1Cr5Mo、1Cr13Mo、 4Cr9Si2、 4Cr14NI14W2Mo合 金 工 具 钢 Cr12、 Cr12MoV、 Cr6WV、 5CrMnMo、 5CrNiMo、 3Cr2W8V、4Cr5MoSiV1、 4Cr5MoSiV高 速 工 具 钢 W18Cr4V、 W6Mo5Cr4V2球 墨 铸 铁 QT600-3、 QT700-2钛 合 金 TA2、 TA4、 TA7 n 常 用 的 合 金 钢 结 构 有 40Cr、 35CrMo、42CrMo 、 40CrNiMo 、 34CrNiMo 38CrMoAl 、 25Cr2MoV、 31CrMoV9 n 合 金 工 具 钢 有 H13 、 Cr12 、 Cr12MoV1 、 W28Cr4V n 为 了 保 证 渗 氮 零 件 心 部 具 有 必 要 的 力 学 性 能 （ 也 称 机 械 性 能 ）， 消 除 内 应 力 ， 提 高 渗 氮 效 果 良 好 的 原 始 组 织 和 减 少 尺 寸 变 化， 零 件 渗 氮 前 必 须 进 行 不 同 的 预 先 热 处 理 。 氮 化 工 艺 参 数 对 预 先 热 处 理 工 艺 的 要 求预 先 热 处 理 中 最 后 一 道 工 序 的 加 热 温 度 至 少 要 比 渗 氮 温 度 高 10 （ 一 般 高2040 ） 。 否 则 ， 零 件 在 氮 化 过 程 中 其 心 部 组 织 及 力 学 性 能 将 发 生 变 化 ，零 件 的 变 形 量 将 无 法 控 制 。精 度 高 的 零 件 在 粗 磨 前 后 应 进 行 12次 去 应 力 退 火 ， 处 理 温 度 必 须 高 于 渗 氮温 度 ， 通 常 以 高 出 30 左 右 为 宜 。 去 应 力 退 火 可 显 著 减 少 渗 氮 后 的 变 形 和尺 寸 变 化 。 常 用 的 预 先 热 处 理 工 艺常 用 的 预 先 热 处 理 工 艺 有 调 质 、 淬 火 +回 火 、 正 火 及 退 火 。调 质 是 结 构 钢 常 用 的 预 先 热 处 理 工 艺 ， 调 质 的 回 火 温 度 至 少 要 比 渗 氮 温 度 高 10 （ 一 般 高 2040 ） 。 回 火 温 度 越 高 ， 工 件 硬 度 越 低 ， 基 体 组 织 中 的碳 化 物 弥 散 度 愈 小 ， 渗 氮 时 氮 原 子 易 渗 入 ， 渗 氮 层 厚 度 也 愈 厚 ， 但 渗 层 硬度 也 愈 低 。 因 此 ， 回 火 温 度 应 根 据 对 基 体 性 能 和 渗 层 性 能 的 要 求 综 合 确 定。 调 质 后 理 想 的 组 织 是 细 小 均 匀 分 布 的 索 氏 体 组 织 ， 不 允 许 存 在 粗 大 的 索氏 体 组 织 ， 也 不 允 许 有 较 多 的 游 离 铁 素 体 存 在 。 常 用 的 预 先 热 处 理 工 艺 调 质 引 起 的 脱 碳 对 渗 层 脆 性 和 硬 度 影 响 很 大 ， 所 以 调 质 前 的 工 件 应 留 有 足 够 的 加 工 余量 ， 以 保 证 机 械 加 工 时 能 将 脱 碳 层 全 部 切 除 。 对 渗 氮 后 要 求 变 形 很 小 的 工 件 ， 在 精 加工 前 （ 如 精 磨 ） 还 应 进 行 一 次 或 多 次 稳 定 化 处 理 ， 处 理 温 度 应 低 于 调 质 温 度 而 高 于 渗氮 温 度 。 调 质 后 ， 若 工 件 的 硬 度 或 金 相 组 织 不 合 格 ， 允 许 返 工 。 工 、 模 具 钢 渗 氮 前 的 预 先 热 处 理 一 般 采 用 淬 火 +回 火 处 理 。 不 锈 钢 渗 氮 前 的 预 先 热 处 理 一 般 采 用 淬 火 +回 火 ， 目 的 是 为 了 消 除 加 工 应 力 和 改 善 组 织。 对 硬 度 要 求 不 高 的 工 件 可 采 用 退 火 处 理 。 奥 氏 体 不 锈 钢 通 常 采 用 固 溶 处 理 。 正 火 预 先 热 处 理 只 适 用 于 对 心 部 强 度 和 韧 性 要 求 不 高 的 渗 氮 件 ， 正 火 时 冷 却 速 度 不 宜过 慢 。 尺 寸 较 大 的 零 件 不 宜 采 用 正 火 处 理 ， 因 正 火 时 过 慢 的 冷 却 速 度 会 产 生 粗 大 组 织， 渗 氮 后 表 面 硬 度 低 且 不 均 匀 。 正 火 后 不 合 格 的 工 件 允 许 返 工 。 球 铁 的 预 先 热 处 理 多 采 用 正 火 处 理 。 退 火 处 理 在 钛 合 金 中 运 用 较 多 ， 结 构 钢 中 极 少 采 用 退 火 处 理 。 38CrMoAl钢 不 允 许 采 用 退 火 处 理 ， 否 则 渗 层 组 织 结 构 中 易 出 现 针 壮 氮 化 物 。 对 于 经 过 变 形 （ 如 冲 压 、 锻 造 、 机 加 工 等 ） 的 零 件 ， 应 进 行 去 应 力 退 火 处 理 ， 以 减 小渗 氮 变 形 。 还 需 要 说 明 的 是 ， 细 小 的 原 始 组 织 比 粗 大 的 原 始 组 织 渗 氮 后 有 更 高 的 表 面 硬 度 及 良 好的 硬 度 梯 度 ， 因 此 ， 正 火 时 冷 却 速 度 不 易 过 慢 ， 调 质 时 回 火 温 度 不 应 过 高 ， 保 温 时 间不 应 太 长 。 截 面 尺 寸 大 的 零 件 不 易 用 正 火 态 ， 而 应 调 质 处 理 。 总 之 ， 采 用 何 种 预 先 热 处 理 工 艺 ， 应 依 据 工 件 的 使 用 性 能 综 合 确 定 。 n 合 金 结 构 钢 工 艺 路 线 一 般 渗 氮 结 构 钢 零 件 的 加 工 工 艺 路 线 是 毛 坯 锻 造 -正火 或 退 火 -切 削 加 工 -调 质 处 理 -精 加 工 -渗 氮 。 调 质 处 理 的 淬 火 加 热 温 度 对 渗 氮 件 质 量 有 很 大 影 响 ，淬 火 加 热 温 度 过 高 ， 奥 氏 体 晶 粒 粗 大 ， 使 渗 氮 层 出 现脉 状 组 织 ， 出 现 网 状 氮 化 物 。 淬 火 时 的 冷 却 速 度 对 调质 后 的 组 织 有 重 要 影 响 ， 大 块 游 离 铁 素 体 ,贝 氏 体 的 出现 既 影 响 调 质 后 的 机 械 性 能 ， 也 显 著 影 响 渗 氮 层 的 氮化 物 形 态 。 此 外 ， 调 质 处 理 的 回 火 温 度 对 渗 氮 速 度 和渗 氮 层 的 表 面 硬 度 也 有 明 显 的 影 响 。 n 结 构 钢 的 气 体 渗 氮 工 艺 气 体 渗 氮 的 工 艺 参 数 主 要 有 渗 氮 温 度 ， 气 氛 的 氮 势 和 渗 氮 时 间 。 参数 的 确 定 应 根 据 零 件 的 使 用 性 能 对 渗 氮 层 所 提 出 的 渗 层 组 织 结 构 性 能 要求 根 据 所 用 材 料 及 渗 氮 规 律 来 确 定 。 同 时 还 应 根 据 所 用 的 渗 氮 设 备 ， 零件 对 渗 氮 后 变 形 的 要 求 ， 以 及 经 济 性 等 因 素 来 综 合 制 定 。 常 规 渗 氮 工 艺 等 温 渗 氮 工 艺 （ 一 段 渗 氮 法 ） 它 是 在 同 一 渗 氮 温 度 下 ， 长 时 间 保 温 的 渗 氮 方 法 。 通 常 在 490-510 渗氮 ， 渗 氮 变 形 小 ， 可 获 得 最 高 的 渗 层 硬 度 ， 但 渗 速 较 慢 ， 渗 氮 时 间 较 长。 典 型 工 艺 如 图 5所 示 。 这 种 工 艺 适 用 于 变 形 要 求 严 格 ， 硬 度 要 求 高 的零 件 。 图 5 二 段 渗 氮 第 一 段 渗 氮 温 度 和 氮 势 与 等 温 渗 氮 相 同 ， 目 的 是 形 成 弥散 度 大 的 细 小 的 沉 淀 硬 化 产 物 （ 混 合 偏 聚 区 ） ， 然 后 再升 温 到 550 降 低 氮 势 继 续 渗 氮 ， 以 加 速 氮 在 钢 中 的 扩 散， 加 深 渗 氮 层 的 深 度 ， 从 而 显 著 缩 短 总 的 渗 氮 时 间 ， 使渗 氮 层 的 硬 度 分 布 趋 于 平 缓 ， 工 艺 曲 线 图 如 图 6所 示 图 6 二 段 渗 氮 后 ， 渗 氮 层 硬 度 稍 有 下 降 ， 变 形 有 所 增 加 。 适用 于 对 渗 层 要 求 深 的 零 件 。3.3.2 n 三 段 渗 氮 法 三 段 渗 氮 法 的 工 艺 规 程 如 下 图 所 示。 零 件 先 在 510 左 右 低 温 渗 氮 ，使 表 层 形 成 弥 散 度 高 的 氮 化 物 并 使表 层 氮 含 量 达 到 较 高 值 。 第 二 阶 段升 温 到 560570 。 同 时 提 高 氨 分解 率 ， 使 氮 原 子 以 较 大 速 率 充 分 向内 扩 散 ， 形 成 较 厚 的 渗 氮 层 。 第 三阶 段 基 本 上 与 第 一 阶 段 相 同 ， 目 的是 提 高 表 面 氮 含 量 和 硬 度 。 这 种 工 艺 是 将 第 二 阶 段 的 温 度 适 当提 高 ， 以 加 快 渗 氮 过 程 ， 同 时 增 加较 低 温 度 的 第 三 阶 段 ， 以 弥 补 因 第二 阶 段 氮 的 扩 散 快 而 使 表 面 氮 浓 度过 低 ， 保 证 表 面 含 氮 量 以 提 高 表 面硬 度 。 三 段 式 渗 氮 能 进 一 步 提 高 渗 氮 速 度， 显 著 缩 短 生 产 周 期 ， 但 硬 度 比 一般 渗 氮 工 艺 低 ， 脆 性 、 变 形 等 比 一 般 渗 氮 工 艺 略 大 。 n 循 环 两 段 渗 氮 新 工 艺 所 谓 “ 循 环 两 段 ” 渗 氮 是 指 进 行 24个 周 期 较 短 的 二 段 渗 氮 循 环 。 工艺 曲 线 如 右 图 所 示 。 渗 氮 初 期 采 用 较 低 的 氨 分 解 率 和 较 低 的 渗 氮 温 度 ， 使 零 件 表 面 氮 含 量提 高 ， 气 氛 与 零 件 表 面 逐 渐 达 到 吸 收 与 扩 散 的 亚 平 衡 。 升 高 温 度 ， 加 大 氨 分 解 率 ， 目 的 提 高 氮 的 扩 散 系 数 ， 强 化 氮 在 渗 层 中的 扩 散 。 持 续 6h后 ， 零 件 表 面 氮 含 量 降 低 。 此 时 渗 层 增 长 速 率 极 小 ，不 宜 再 延 长 保 温 时 间 。 于 是 进 入 第 二 循 环 第 一 阶 段 ， 即 降 低 温 度 和 氨 分 解 率 ， 恢 复 高 渗 氮 势。 并 逐 渐 达 到 新 的 亚 稳 平 衡 。 随 后 又 适 时 提 高 温 度 与 氨 分解 率 。 如 此 循 环 ， 就 能 充 分 利用 强 渗 与 扩 散 的 高 速 （ 高 效率 ） 阶 段 。 可 控 渗 氮 工 艺n 常 规 渗 氮 方 法 所 用 的 氮 势 太 高 ， 范 围 也 太 宽 ， 常 形 成 较 厚的 白 层 及 大 量 脉 状 氮 化 物 ， 脆 性 增 大 ， 为 此 需 要 正 确 控 制渗 氮 层 的 含 氮 量 ， 对 氮 势 进 行 精 确 控 制 。 定 值 可 控 渗 氮 工 艺 在 渗 氮 过 程 中 氮 势 控 制 值 不 变 ， 参 照 氮 势 门 槛 值 选 择 氮势 的 控 制 值 ， 能 够 按 要 求 控 制 表 面 化 合 物 层 的 厚 度 ， 或 获得 无 白 层 的 渗 氮 层 。 典 型 工 艺 ： 液 压 泵 锭 子 ， 材 料 38CrMoAl, 技 术 要 求 ： 深 层 ： 0.4-0.6mm 表 面 硬 度 900Hv0.3 脆 性 1-2 级 白 亮 层0.006mm 。 分 段 可 控 渗 氮 ： 在 渗 氮 初 期 采 用 与 普 通 渗 氮 相 当 的 高 氮 势 ， 由 氮 势 门 槛 值 曲 线 判 断 在 高 氮 势 下 开 始 出 现 化 合 物 层 的 时 间 ， 并 在 此 时 间 之 前 将 氮 势 力 降 低 到 与 渗 氮 总 时 间 对 应 的 氮 势 门 槛 值 ， 如 右 图 所 示 ， 这 样 可 以 获 得 无 白 层 的 渗 氮 组 织 。 应 用 实 例 1： 材 料 42CrM. A 调 质 处 理 后 硬 度 为 HV0.3 337. 渗 氮 设 备 为 某公 司 罩 式 氮 化 炉 ， 某 国 外 公 司 多 功 能 氮 控 仪 ， 通 过 氢 探 头 进 行 测 量 和控 制 。 使 用 分 段 式 可 控 渗 氮 工 艺 ， 工 艺 参 数 如 下 ： 360 x45 预 氮 化 ； 450 x2h 氮 气 置 换 ； 500 x60 K N=0.7 ； 530 x40h K N=0.35上 中 下 六 个 式 样 的 检 验 结 果 如 下 ： （ NO： 215炉 ）表 3： 42CrMo 530 可 控 渗 氮 试 验 数 据 ： 试样编号 式样 位置 表面硬度HV10 心部硬度HV0.3 深层mm 白层mm 脆性 氮化物2-1 上 左 625HV10 337 0.39 0 2 22-4 上 右 628 342 0.41 0 2 22-2 中 左 633 319 0.47 0 2 32-5 中 右 630 330 0.41 0 2 2 2-3 下 左 635 336 0.41 0 2 22-6 下 右 613 341 0.42 0 2 2 试 验 结 果 表 明 ： 6个 试 样 的 表 面 硬 度 平 均 为 630.5 ， 上 偏 差4.5， 下 偏 差 5.5， 硬 度 均 匀 良 好 ， 6个 试 样 的 平 均 层 深=0.419mm， 上 偏 差 0.051mm， 下 偏 差 0.029mm， 渗 层 均匀 性 良 好 ， 疏 松 和 脆 性 均 2级 ， 氮 化 物 除 一 个 为 3级 ，其 余 均 为 2级 符 合 要 求 ， 氮 化 物 的 级 别 还 同 其 他 因 素 有关 ， 6个 试 样 均 无 白 层 说 明 530 ， 40h时 氮 势 门 槛 值 在0.35以 上 。 应 用 实 例 2： 材 料 38CrMoAl,调 质 处 理 后 在 某 公 司 精 密井 式 渗 氮 炉 中 内 进 行 可 控 渗 氮 处 理 ， 用 氢 探 头 和 氮 控 仪测 量 和 控 制 ， 渗 氮 工 艺 如 下 ： 540 K N=0.76x2h+540 K N=0.20 x70 实 验 结 果 如 下 ： 无 白 层 ， 深 层 0.48mm， 渗 层 氮 化 物 2级 ， 硬 度 达 到 要 求 。 分类原则 炉 型热源 电阻炉、燃料炉、煤气炉、油炉、煤炉工作温度 高、中、低温炉 炉膛形式 箱、井、罩、管、贯通、转底式炉 工艺用途 退、淬、回火炉 、渗碳、氮炉、实验炉作业方式 间歇、连续、脉动式炉使用介质 空气、火焰、可控气氛、盐、油、铅浴炉、真空炉 机械形式 台车、推杆、输送带、滚、振、升降底、步进式炉 可 控 气 氛 多 用 炉 生产 线箱 式 可 控 回 火 炉 箱 式 可 控 气 氛 多 用 炉 网 带 式 可 控 气 氛 多 用 炉 高 温 型 可 控 气 氛 多 用 炉 多 用 炉 生 产 线 由 加 热 炉 、 清 洗 机 、 回 火 炉 、推 拉 车 、 准 备 台 、 完 成 台 、 中 继 台 、 电 控 柜 、滴 注 灌 、 深 冷 炉 等 设 备 根 据 用 户 需 要 及 产 量需 求 可 布 置 成 各 种 不 同 组 合 的 生 产 线 连续式热处理炉 RN2-25-6氮 化 炉 n 渗 氮 设 备 有 井 式 炉 、 密 封 箱 式 炉 、 罩 式 炉 、 底 装 料 立 式炉 、 预 真 空 渗 氮 炉 等 ， 可 根 据 工 件 的 大 小 、 形 状 技 术 要求 、 材 料 等 综 合 考 虑 后 选 用 。 这 里 不 准 备 介 绍 每 个 炉 子结 构 特 点 ， 只 谈 炉 子 设 计 制 造 安 装 调 试 等 方 面 的 一 些 共性 技 术 。 对 渗 氮 炉 的 基 本 要 求 ： 最 高 使 用 温 度 一 般 为 700 ， 渗 氮 常 用 工 艺 温 度 为 480-580 这 里 规 定 为 700 是 考 虑 在 使 用 过 程 中 渗 氮 炉 内 构 件 “老 化 ” 氨 气 消 耗 大 增 ， 必 须 对 炉 内 构 件 进 行 退 氮 处 理 ，退 氮 一 般 为 650-680 ， 2-5小 时 。 炉 温 均 匀 性 及 控 温 精 度 渗 氮 炉 内 有 效 加 热 区 的 温 度 均 匀 性 应 按 GB/T 9452的规 定 测 定 。 均 匀 性 和 控 温 精 度 应 达 到 表 4要 求 ： 表 4渗 氮 炉 炉 温 均 匀 性 和 控 温 精 度 要 求 （ 不 大 于 ） 单 位 为 工件类别 炉温均匀性 控温精度重要件 3 1一般件 5 1 为 了 达 到 3 的 炉 温 均 匀 性 ， 在 炉 体 结 构 、 循 环 风 机 和 导风 装 置 、 温 度 控 制 方 法 等 方 面 应 精 心 设 计 ， 并 应 精 心 安 装， 精 心 调 试 ， 否 则 是 很 难 达 到 的 。 v 影 响 渗 氮 均 匀 性 的 因 素 主 要 有 以 下 方 面 ： 温 度 均 匀 性 炉 内 气 流 速 度 的 均 匀 性 ， 这 同 炉 子 结 构 设 计 特 别 是 导风 装 置 如 风 机 、 导 流 装 置 、 风 机 转 速 、 导 风 桶 与 马 弗的 间 距 等 有 关 。 气 氛 和 气 氛 控 制 装 置 ： 气 氛 必 须 使 用 氨 气 氨 高 温 分解 气 ， 并 经 过 质 量 流 量 计 （ MFC） 进 行 调 节 和 控 制。 炉 子 的 密 封 性 和 炉 压v 气 氛 系 统 氨 气 进 气 管 应 设 置 干 燥 装 置 ， 去 除 水 分 ， 水 分 含 量0.1%； 同 时 得 让 氨 气 充 分 气 化 ， 压 力 稳 定 严 防 液 氨进 入 供 气 系 统 ， 损 坏 FMC。 进 气 系 统 包 括 氨 气 、 氨 分 解 气 、 CO2、 N2等 气 体 组成 的 供 气 管 道 及 相 应 装 置 。 每 一 种 气 体 进 气 管 路 上 都应 放 置 截 止 阀 、 减 压 稳 压 阀 、 压 力 计 、 流 量 计 等 。 流 量 计 规 格 与 工 艺 实 际 用 量 相 匹 配 。 管 路 内 必 须 清 洁 干净 、 密 封 良 好 。 不 得 有 泄 漏 现 象 。 排 气 系 统 应 保 证 排 气 通 畅 ， 排 出 废 气 采 取 措 施 达 标 不得 污 染 环 境 。 排 气 量 应 能 自 动 控 制 ， 以 控 制 炉 压 可 调和 稳 定 。 l 纯 铁 渗 氮 层 的 组 织 结 构 应 该 根 据 Fe N状 态图 及 扩 散 条 件 来 进 行 分 析 例 如 在 520 渗 氮时 ， 若 表 面 氮 原 子 能 充 分 吸 收 ， 则 按 状 态 图自 表 面 至 中 心 依 次 为 相 相 相 渗层 组 织 自 表 面 至 中 心 变 成 相 。 下 图 为 10钢 650气 体 渗 氮 45分 钟 后 以 不 同 方 式 冷 却 的 渗 层 显微 组 织 l 其 中 ， a) 为 随 炉 冷 却 ， 其 渗 层 组 织 最 表 面为 抗 腐 蚀 的 化 合 物 层 ( 相 )， 其 次 为 最 不 耐 蚀的 区 域 ， 为 的 混 合 物 区 (包 括 共 析 层 )；l b) 为 渗 氮 后 空 冷 组 织 ， 由 于 抑 制 了 的 共 析 转 变 ， 故 没 有 易 腐 蚀 的 区 域 ， 而 由含 氮 奥 氏 体 和 含 氮 马 氏 体 所 代 替 ； l c) 为 油 冷 ， 其 渗 层 组 织 与 空 冷 类 似 随 炉 冷 却空 冷油 冷 相 本质及化学成分 晶体结构 含氮量% 主要性能 含氮在铁素体（溶有合金元素的铁）中的固溶体 体心立方 590 时最大0.11%，室温仅 0.004% 具有铁磁性，硬度高于基体 含氮奥氏体 面心立方 650 达10.3% 仅在共析点以上存在 以Fe4N为基的含N固溶体（Fe4N) 面心立方 N:5.30%-5.75% 有铁磁性，硬度高，脆性小 以Fe2-3N为基的含N固溶体（Fe2-3N) 密排六方 N：4.55%-11% 铁磁相，硬度较高，脆性不大，耐蚀性较好 以Fe 2N氮化物为基的固溶体Fe2N 氮原子有序排列协方点阵 N：11.07%-11.18% 脆性大 n渗 氮 层 的 性 能渗 层 硬 度 梯 度 和 耐 磨 性渗 氮 层 的 高 硬 度 是 由 于 表 层 形 成 了 硬 度 高 的 弥 散氮 化 物 ， 其 耐 磨 性 比 淬 火 的 高 合 金 钢 和 渗 碳 钢 高0.53倍 。渗 氮 层 的 抗 疲 劳 性 能由 于 表 面 压 应 力 和 弥 散 析 出 的 氮 化 物 阻 碍 晶 体 滑移 ， 疲 劳 强 度 显 著 提 高 ， 但 渗 层 过 厚 则 疲 劳 强 度下 降 。渗 氮 层 的 耐 蚀 性当 相 层 厚 度 大 于 15m、 且 致 密 区 大 于 相 层 厚度 的 50%时 ， 在 自 来 水 、 潮 湿 空 气 ， 弱 碱 性 溶 液和 某 些 气 体 燃 烧 产 物 中 有 较 好 的 耐 蚀 性 。 此 外 ，还 具 有 一 定 的 抗 气 蚀 性 能 。 l原 始 组 织l渗 氮 层 中 氮 化 物 检 验l疏 松l渗 层 脆 性l渗 氮 件 的 质 量 检 验 l对 调 质 钢 渗 氮 前 原 始 组 织 级 别 按 索 氏 体中 游 离 铁 素 体 数 量 分 为 5级l原 始 组 织 的 检 测 方 法 及 要 求 原 始 组 织 在 渗 氮 处 理 以 前 进 行 检 验 （ 对 大件 可 在 表 面 2m m深 度 范 围 内 检 查 ） ， 在 显微 镜 下 放 大 500倍 ， 参 照 原 始 组 织 级 别 图 进行 评 定 ， 一 般 零 件 1-3级 为 合 格 ， 重 要 零 件12级 为 合 格 。 渗 氮 工 件 的 工 作 面 不 允 许 有 脱 碳 层 或 粗 大的 索 氏 体 组 织 。 1级 2级3级 4级 5级 1级 2级3级 4级氮 化 物 中 氮 化 物 级别 图1级 2级 级别 氮化物级别说明1 扩散层中有极少量呈脉状分布的氮化物2 扩散层中有少量呈脉状分布的氮化物3 扩散层中有较多呈脉状分布的氮化物4 扩散层中有严重脉状和少量断纹网状分布的氮化物5 扩散层中有连续纹网状分布的氮化物5级扩 散 层 中 氮 化 物 在 显 微 镜 下 放 大 500倍 进 行 检 验 ， 取 其 组 织 最 差 的 部 位 ，参 照 渗 氮 层 氮 化 物 级 别 图 进 行 评 定 。 一 般 零 件 1-3级 为 合 格 ， 重 要 零 件 1-2级 为 合 格 。 l渗 氮 层 疏 松 级 别 按 表 面 化 合 物 层 内 微 孔的 形 状 、 数 量 、 密 集 程 度 分 为 5级l渗 氮 层 疏 松 的 检 测 方 法 及 技 术 要 求 渗 氮 层 疏 松 在 显 微 镜 下 放 大 500倍 检 验 。 取其 疏 松 最 严 重 的 部 位 ， 参 照 渗 氮 层 疏 松 级 别图 进 行 评 定 ， 一 般 零 件 1.3级 为 合 格 ， 重 要 零件 1-2级 为 合 格 。l经 氮 碳 共 渗 处 理 的 零 件 ， 必 须 进 行 疏 松检 验 。 1级 2级3级 4级 级别 渗 氮 层 疏 松 级 别 说 明1 化 合 物 层 致 密 ， 表 面 无 微孔2 化 合 物 层 较 致 密 ， 表 面 有少 量 细 点 状 微 孔3 化 合 物 层 微 孔 密 集 成 点 状孔 隙 ， 由 表 及 里 逐 渐 减 少4 微 孔 占 化 合 物 层 2/3以 上厚 度 ， 部 分 微 孔 聚 集 分 布5 微 孔 占 化 合 物 层 3/4以 上厚 度 ， 部 分 孔 洞 密 集 分 布5级 l 渗 氮 层 脆 性 检 验 一 般 采 用 维 氏 硬 度 计 ， 试 验 力 10公 斤， 试 验 力 的 加 载 必 须 缓 慢 （ 在 5-9S内 完 成 ） ， 试 验 力加 载 完 成 后 必 须 停 留 5-10S， 然 后 卸 载 试 验 力 ， 特 殊 情况 也 可 采 用 5KG或 者 30KG试 验 力 。l 维 氏 硬 度 压 痕 在 显 微 放 大 100倍 下 进 行 检 查 ， 每 件 至 少测 3点 ， 其 中 两 点 以 上 处 于 相 同 级 别 时 ， 才 能 定 级 。 否则 需 重 新 检 验 。l 渗 氮 层 脆 性 应 在 零 件 工 作 部 位 或 随 炉 试 样 的 表 面 上 检测 ， 一 般 零 件 为 1-3级 为 合 格 ， 重 要 零 件 1-2级 为 合 格 ，对 于 渗 氮 后 留 有 磨 痕 的 零 件 ， 也 可 在 磨 去 加 工 余 量 后的 表 面 上 进 行 测 定l 经 气 体 渗 氮 后 的 零 件 ， 必 须 进 行 检 验 。 l渗 氮 层 脆 性 级 别 按 维 氏 硬 度 压 痕 边 缘 碎 裂程 度 分 为 5级 级 别 渗 氮 层 脆 性 级 别 说 明1 压 痕 边 角 完 整 无 缺2 压 痕 一 边 或 一 角 碎 裂3 压 痕 二 边 或 二 角 碎 裂4 压 痕 三 边 或 三 角 碎 裂5 压 痕 四 边 或 四 角 碎 裂 n 以 提 高 耐 磨 ， 抗 疲 劳 性 能 为 主 的 渗 氮 件 的 质 量 检 验 渗 层 深 度 的 测 定 方 法 渗 氮 层 深 度 的 常 用 测 量 方 法 有 断 口 法 、 硬 度 梯 度 法 和 金 相法 断 口 法 是 将 带 缺 口 的 试 样 打 断 ， 根 据 渗 氮 层 组 织 较 细 （ 呈 瓷 状 断 口 ） 而 心 部 组 织 较 粗的 特 征 ， 用 放 大 25倍 左 右 的 放 大 镜 进 行 测 量 。 硬 度 梯 度 法 是 将 试 样 作 成 10*10*60的 长 方 体 ， 渗 氮 后 磨 出 一 个 斜 度 ， 以 便 将 渗 层 放 大， 然 后 再 测 量 硬 度 梯 度 。 金 相 法 是 在 显 微 镜 下 对 与 零 件 材 质 相 同 并 同 炉 处 理 的 试 样 进 行 检 测 。 通 常 用 24%硝 酸酒 精 溶 液 或 34%苦 酸 酒 精 溶 液 浸 蚀 以 显 现 氮 化 层 。 此 法 测 至 最 深 处 针 为 终 点 ， 无 法量 出 N区 的 厚 度 ， 故 测 得 渗 层 深 度 比 硬 度 梯 度 法 浅 渗 氮 层 硬 度 的 测 定 方 法 渗 氮 层 硬 度 可 用 维 氏 、 表 面 洛 氏 或 显 微 硬 度 计 测 量 渗 氮 层 脆 性 的 测 定 方 法 可 用 HV5或 HV10压 痕 评 级 。 金 相 组 织 合 格 的 渗 氮 层 组 织 不 应 有 网 状 氮 化 物 、 连 续 波 纹 状 （ 脉 状 ） 以 及 鱼 骨状 氮 化 物 。 渗 氮 后 不 再 磨 加 工 的 零 件 ， 应 检 测 相 层 厚 度 ， 为 防