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碳氮共渗

收益 应用和材料 工艺细节

碳氮共渗是一个在奥氏体温度以上(高于A3),添加氮(通过NH3气体)且与渗碳类似的对表面硬化处理的工艺过程,可通过生成的表面硬化层提高抗磨损性与表面硬度。

收益

碳氮共渗主要用于生产坚硬、抗磨损的表面。碳与氮的扩散可提高碳素钢与低合金钢的淬硬性,且该表面硬度比使用渗碳法获取的表面硬度更高。碳氮共渗特别适用于小零部件的大规模清洁生产。与渗碳相比,碳氮共渗所需的温度较低,因此可减少形变。较低的淬火速度可降低淬裂倾向。

应用和材料

奥氏体碳氮共渗已成功应用于对抗磨损性能要求高,且渗层深度在0.1至0.75之间的常规性大规模生产的零部件,以及小型零部件。主要应用包括:

  • 齿轮与轴
  • 活塞
  • 滚筒与轴承
  • 液压、气压与机械及误差控制系统的控制杆。

主要用于提高碳素钢的抗磨损性与疲劳强度。

诸多钢材料从碳素钢到低碳钢(降低铝含量)可采用碳氮共渗工艺,碳含量最高为0.25%的低合金钢,易切削钢以及烧结钢。

工艺细节

(奥氏体)碳氮共渗是一个将碳和氮渗入零部件表面,通常是同时渗入其表面的一种热化学处理。该处理需在较低温环境中进行,一般来说,该过程比渗碳的时间短,因此,零部件不易变形。扩散的氮对奥氏体起到稳定化作用,且能降低临界淬火冷速,因此,可提高钢材淬透性。

碳氮共渗后的低碳钢,可使用的油等较温和的淬火介质来替代原来所必需的水淬火,从而可减少变形。

碳氮共渗通常在一个温度在820至900°C之间的气体环境中向碳素钢或低合金钢的表面添加0.5至0.8%的碳以及0.2至0.4%(<5%)的氮。扩散时间过后,直接将零部件置于油中淬火。得到的淬硬层深度(CHD)通常不大于0.7 mm,且该厚度不仅与碳氮共渗的深度有关,还与淬火温度、淬火速度、钢材的淬透性以及零部件的尺寸息息相关。在150至200°C的低温下进行回火完成热处理,以获得更高的硬化层范围,减少脆性,并取决于使用的摩擦环境。