预氧化＋热循环体渗氮工艺在阀门上的应用.pdf

2 0 0 1 年第 2 朝 阀 门 一 2 7 一 文章 绾 号 1 0 0 2 5 8 5 5 c 2 0 0 1 J 0 2 0 0 2 7 0 2 预氧化 热循环气体渗氮工艺在 阀门上的应用 古 邦宇 东 方 锅妒 阁 门有 限公 司 。 p n j f l自霞6 4 3 0 0 ] L l 摘要介 绍 7预氧化 热抽 环 气体 渗氮新 I 艺及原理 。该I 艺生产周期短 ，渗 氮速 度快，是 一种较 好 的气体 渗氮I 艺。 关键调预氧化 ；热循环 ；气体港氮 ；矗键 中图分类号T G I S 6 ． 8 文献标讽玛 B Appl i c a t i o n of Pr e o x i di z e d He atci r c l e ni t r i d i ng p r o c e s s f o r v a l v e o f e l e c t r i c p owe r wo r k s GU Ba n gy u 1 g F a n g B 盯 V ．L 吐z r | g 6 4 3 0 0 1 ，C h i n a Ab s t r a c t Th i s p a p e r d e a l s wi t h t h e s t u d y o n t h e p r o c e s s o f Pr e o x i d i z e d a nd Heat ‘ c i r cle n i t r i d i n g o f 3 8 C r Mo A 1 A s t e e l ， S u b s e q u e n tl y t h e p r l n e | p J e Wa S a n a l y z e d ， T h e e x p e r i me n t s h o we d t h a t Wri ts a f a s t g a s n i t r i d i n g a n d a l o w c o s t i n g p r o ea s s ． Th e p r o eas s i s wo r t h wh i l e b e i n g s p r e a d． Ke y wo r d s Pr e o x i d i z e d；He a t c i r c l e ； Ga s n i t r i d i ng ；Ha n g b o n d 1 前 盲 我公司生 产 的高 温 高 压 电站 阀 门的 闻杆 、 阀瓣 和万 向顶 等零 件 的 材料 为 3 8 Cr Mo Al A 渗 氮钢．其工 艺流程为 下料一 锻造一调质一 机 加工一 气 体 渗氮。表 面 渗氮 处 理后 渗 层 ≥ 0 ． 4 m m，表面硬度 H V≥9 0 0 。长期 以来气 体 渗氮采用的是二段渗氮工 艺。此工艺周期长， 韶耗 大，因此 进行 了改进 。渗氮前，对工 件进 行预氧化，将二段渗氮改为热循环渗氮。经过 反复试验 ，新 工艺 缩短 了氮化 时间，节约 了 电 髓及氨气，提高了劳动生产率，渗氮质量好， 取得 了明显的综合经济 效益 。 2 试验 工艺试验是在 自制的 7 5 k W 气体渗氮炉 内 进行的 。二 段 渗 舞 工 艺 为 5 1 0 ℃ 2 4 h NH， 分解率 l 8 ％ ～2 5 ％一 5 6 0 ℃ 2 3 h NH3分 解率 4 0 ％～5 5 ％一5 6 0 ℃ 3 h N 分 解 率 8 0％一退 氮 ，处理 时间为 5 0 h 。新工 艺处 理时间为 2 8 h 图 l ，表 1 ，即能满足产品性 能和设计要求 。 3 分析 采用表面分析仪分析发现．金属表面与中 心 的电子 云不同。金属表 面的 电子要 产生偶极 矩．表面存在 不饱和化学 键。特别是过 渡族 的 金属原子 d 轨道的电子没有填满。d轨道 电子 在空间有 5个取向，形成轨道瓣．轨道瓣在金 属表面没有重叠，伸出表面，这种轨道瓣称为 悬键 。悬健在金 属表面存 在活化 中心，这种 活 作者茼开古邦宇 I 9 6 8 一 ，男，工程师，从事 阿门热加工工艺工作。 维普资讯 VALVE DESIGN QQ40444436 VALVE DESIGN QQ群号40444436 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 一 2 8 一 阀 门 2 0 0 1 年第 2 期 化 中心具有 强烈 的化 学活性．吸附机 率高， 吸 附强 度大 。 芒 蓦 时 间／ h 图 1 3 8 C r Mo AI A钢 预 氧 化 热 循 环气 体 渗氨 工 艺 衰 l 新、I BT ； 结果 平衡状 态 ．提 高化学位 ，增加化学活性 ．使钢 注 硬厦 厦 层探均 为 平均但 预 氧化 具 有 提 高工 件 表 面 活性 的综合 效 果 。预氧化 的 目的是使钢件产生 轻度氧化 ，表 面形成 微坑 ，人为增加表面缺 陷．使钢件表面 形成更多的悬键 、位错露头和台阶等，产生更 多 的活化 中心 ，使 活性氮原 子的吸附机率和 吸 附量增 加，从而使 渗氮过程加快 。 氨 在 2 0 7 ℃ 以上 比氢 的还 原性 高 【 l 】 。钢件 在 4 0 0 ℃预氧化后 表面产 生 的氧化 ，在后 期 的 升 温及 渗 氮 过 程 中 将被 氨 及 氨 分解 的氢还 原 掉 。且 表面呈现无 金属光泽 的银 白色。阀杆零 件的抗蚀氮化也采用预氧化氮化工艺，原来长 期存 在一 次 氮化 不上 的 Tr 4 4阎杆 头部 ，经过 预氧化 氮化后一次就 能氮化完成 。 渗氮过 程 中．工 件表面对氮 的吸收机率存 在高 、中和 低速 3个 阶段。当工件 表面 氮浓度 增 大到接近 炉气氮势 ，钢中形成 e和 7化合 物 时 内扩散受阻，迫使表面氮的吸收率下降．进 入 中低速 阶 段 。高 速段 一 般 为 6 h 。 当钢 件 表 面对 活性氮原子 的 吸收 与扩散 处于 中低速 阶段 时 ．升高温度 ．提 高 N 分解 率 ，打 破 亚 稳 件表面 对活性 氮原子 的吸收及 扩散转入 第二个 高速 阶段。 另外， 内扩散 所控制 的层探 x 为 X 2D xCs x r ／V 式 中D一扩散 系数 一 表面氮浓 度 一 与 氮化合 的合金元素浓 度 v一常 数．因钢而 异 随 着时 间的延长．表 面氮浓度降低 ，而与 氮化 合 的 合 金 元 素 浓 度 升 高。 可 见 一 定 时 间 后 ， 内扩散对增 加渗 层深 度效果 变弱 ．应 转入 第二 循 环。二段 渗氮利用 了高 中速 阶段 ，及低 速 阶段 ．延长 了保温时 间。热循 环充分 利用 了 渗氮 的高速 期 ，达到 加快渗氮缩 短氮化周 期的 目的 。 4结语 采用 预氧化 热循 环渗氮新工 艺，加 快 了 渗氮速度，节约了氮化时间．降低了成本．提 高 了劳动生 产率 ，操 作简便 ．质量 稳定 ，取得 良好 的综合 经济效益 。 参考文献 1 ] 热处理手册第 2 版第 l 卷 MJ ．北京机械工业出舨 杜． 1 9 9 0 ． 赵 鲴叠．热循环催 蔷 一一种快速蔷碟、蔷 氟法 J 】 ． 新技术新工艺。1 9 8 7 5 ． 收 璃 日期 2 0 0 0． 1 1 ． B 维普资讯 VALVE DESIGN QQ40444436 VALVE DESIGN QQ群号40444436 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载