不銹鋼氮化技術(shù)及配套設(shè)施詳解

? ? ? ?氮化處理是指一種在一定溫度下一定介質(zhì)中使氮原子滲入工件表層的化學(xué)熱處理工藝。經(jīng)氮化處理的制品具有優(yōu)異的耐磨性、耐疲勞性、耐蝕性及耐高溫的特性。由于工藝技術(shù)的特點和獲得性能不足，尤其對于不銹鋼零件的處理，表面穩(wěn)定的氧化膜問題使工藝的實施增加許多麻煩等。近年來，為了進(jìn)一步擴(kuò)展改善氮化工藝技術(shù)，使性能得到進(jìn)一步提高，熱處理工作者不斷努力探索使氮化技術(shù)逐步向前推進(jìn)，取得階段性成果。

? ? ? ?本文由東宇東庵熱處理公司總結(jié)為解決有關(guān)技術(shù)人員對不銹鋼氮化材料熱處理過程中的各種問題，使其材料在熱處理過程中獲得合適組織與較好的性能，歡迎關(guān)注~收集總結(jié)一些氮化工藝技術(shù)亮點或突破，供給同行供參考。其主要目的：提供方法，拓寬改變思路，借鑒成果，以促進(jìn)氮化工藝技術(shù)的提升和發(fā)展。

1.不銹鋼的氮化

? ? ? ?眾所周知，對于不銹鋼由于表面存在的穩(wěn)定氧化膜問題，會阻止氮原子的滲入。不銹鋼氮化的關(guān)鍵在于去除其鈍化膜，鈍化膜是不銹鋼防銹和不能氮化的原因所在，所以要使不銹鋼氮化，關(guān)鍵是去除表面的鈍化膜。不銹鋼氮化的目的在于提高其硬度，提高其耐磨性和抗侵蝕能力，在實施氮化前必須首先去除或活化氧化膜。傳統(tǒng)的做法是：磷化、噴砂、酸洗或向爐內(nèi)通入(添加)氯氟及硫磺系列的活化劑,去除或破壞保護(hù)膜使其表面活化,以有利于氮的滲入。然而,活化劑不僅對零件表面均有不同程度的損傷，而且對爐襯、加熱元件和測試裝置均有一定的傷害。

去除鈍化膜的方法有化學(xué)法和機(jī)械法：

(1)噴砂。工件在滲氮前用細(xì)砂在0.15—0.25MPa的壓力下進(jìn)行噴砂處理，直至表面呈暗灰色，清楚表面灰塵后立即進(jìn)爐。

(2)磷化。滲氮前對工件進(jìn)行磷化處理，可破壞金屬表面的氧化膜，形成多孔疏松的磷化層，有利于氮原子的滲入

(3)氯化物泡。將噴砂或精加工的工件用氯化物泡或涂覆，能有效地去除氧化膜。常用的氯化物有TiCl2和TiCl3。

? ? ? ?通常進(jìn)行滲氮處理的有鐵素體型，馬氏體型和奧氏體型不銹鋼和耐熱鋼。

? ? ? ?化學(xué)法是把工件泡在50%(體積)鹽酸(溫度70度)中，然后用水清洗干凈。（東宇東庵是采用化學(xué)法使用還原性強(qiáng)的CL-離子化學(xué)藥品將鈍化膜去除）

2. 氮化處理工藝流程

2.1 真空干燥處理

? ? ? ?將不銹鋼制品放入真空干燥室中，在高溫高真空條件下進(jìn)行預(yù)處理。該過程主要是為了去除制品表面的水分和氧化物，以保證后續(xù)處理的效果。

2.2 氮化處理

? ? ? ?將預(yù)處理后的不銹鋼制品放入氮化爐中，在一定溫度下與氨氣反應(yīng)生成氮化層。根據(jù)不同要求可分為淺層氮化和深層氮化兩種方式。淺層氨化可提高制品表面硬度和耐磨性;深層氮化則可提高整體強(qiáng)度和耐腐蝕性。

2.3 冷卻

? ? ? ?將經(jīng)過氮化處理后的不銹鋼制品從爐內(nèi)取出，進(jìn)行自然冷卻或水冷卻。自然冷卻時間較長，但能避免由于快速冷卻導(dǎo)致的變形和裂紋;水冷卻則能更快地降溫，但容易引起變形和裂紋。

2.4 后處理

? ? ? ?將經(jīng)過氮化處理和冷卻的不銹鋼制品進(jìn)行后處理，包括磨光、清洗、防銹等。此過程有助于保證制品表面光滑度和整體質(zhì)量。

3. 工藝參數(shù)

3.1 氮化溫度︰一般在400°℃-600℃之間。

3.2 氮化時間︰根據(jù)不同要求可在2-8小時之間。

3.3 氣氛成分︰主要為氨氣和氮氣混合物。

3.4 真空度︰在真空干燥處理時應(yīng)維持高真空狀態(tài)。

3.5 冷卻方式:可選擇自然冷卻或水冷卻。

4. 注意事項

4.1 不銹鋼材料必須進(jìn)行表面清潔和拋光，否則會影響后續(xù)處理效果。

4.2 在進(jìn)行氮化處理時應(yīng)嚴(yán)格控制溫度、時間和氣氛成分等參數(shù)，以保證處理效果。

4.3 在進(jìn)行冷卻時應(yīng)注意避免變形和裂紋的發(fā)生。

5.先進(jìn)熱處理設(shè)備及檢測

? ? ? ?為了可靠提升氮化質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，近年來，高性能智能化的氮化爐相繼推出，并投入生產(chǎn)使用表現(xiàn)良好技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效果。我公司引進(jìn)韓國技術(shù)，研發(fā)制造出適合各類工件的智能化的氮化爐設(shè)備，（見圖1）氮化工程按照要求設(shè)定溫度及Kn值，通過將氮化爐與氣氛控制系統(tǒng)的配套使用，實現(xiàn)了對熱處理設(shè)備加工過程的精確化、自動化控制，PC全自動滲碳系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)Kn、Kc、Ko的精確控制，運用于：不銹鋼氮化處理，氮化處理，軟氮化處理，氧化處理等熱處理工藝，實現(xiàn)對氮化組織中的N%和C%的控制，以獲得氮化組織和性能生產(chǎn)零件質(zhì)量穩(wěn)定可靠，其性能高于常規(guī)氮化質(zhì)量，成本明顯降低，表現(xiàn)優(yōu)良的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效果。可以有效實現(xiàn)對氮勢設(shè)定或可靠控制，獲得不同工藝要求的氮化質(zhì)量；配備了冷卻機(jī)組（見圖2），實現(xiàn)氮化完成后的快速降溫，有效縮短工藝周期，并使表面能夠得到較常規(guī)氮化更高的硬度；配備了高壽命氫探頭，保證氮勢的可靠調(diào)節(jié)或控制。

6. 主要適用產(chǎn)品

?活塞環(huán)（Piston Ring）, 發(fā)動機(jī)氣門（Engine Valve）.

圖1 DONGWOO氮化爐

圖2 冷卻機(jī)組

? ? ? ?東宇東庵多年使用驗證，該氮化爐以節(jié)能減排，爐溫均勻性為優(yōu)勢，推廣使用將會徹底擺脫氮化質(zhì)量不良，環(huán)境條件差的不利局面。

? ? ? ?歡迎前來咨詢東宇東庵熱處理公司的不銹鋼氮化加工及氮化爐設(shè)備業(yè)務(wù)，東宇東庵注重技術(shù)創(chuàng)新，不斷吸取國內(nèi)外技術(shù)，氮化工藝的推進(jìn)和提升需要熱處理工作者不斷的努力創(chuàng)新，設(shè)備的改造更新也必須跟上熱處理發(fā)展的步伐。消化吸收提高工藝水平裝備的智能化是努力的方向，公司致力于開發(fā)制造性能優(yōu)良、綠色節(jié)能、安全可靠的熱處理設(shè)備，氮化爐主要供各種汽車零部件、機(jī)械零件、模具等金屬材料的氮化處理，特別是在不銹鋼氮化方面技術(shù)優(yōu)勢突出，可以為客戶提供整套有效便捷的設(shè)備方案及熱處理技術(shù)行業(yè)解決方案。有興趣的朋友可以關(guān)注我們~