鋼件的滲氮層的硬度和耐磨性解析

來源：發(fā)布時間：2024-11-01

鋼件滲氮后具有極高的硬度與耐磨性，38CrMoAlA鋼的滲氮層硬度可達950~1200HV(相當于65~72HRC)，遠高于滲碳淬火層。

滲氮層的高硬度,不僅因為合金氮化物本身的硬度高，而且與合金氮化物的狀態(tài)有關。有人認為氮化物的晶格常數比基體α相大得多。因此，當它與母相保持共格聯(lián)系時，會使母相晶格產生很大的彈性畸變，阻礙位錯運動，提高硬度。顯然，彌漫強化的效果與合金元素的種類、氮化物與母相的共格程度及氮化物的彌散度有關。不同合金元素的硬化效果是不同的。滲氮的溫度與生成的氮化物的結構都影響滲層硬度。滲氮溫度過高，氮化物與母相脫離共格并聚集球化，硬度下降。

滲氮層具有紅硬性,在5o0℃以下可長期保持高硬度,短時間加熱至600°℃ ,其硬度也不降低，時間長了，硬度下降至600℃滲氮時的硬度。

滲氮工件摩擦系數低，因而它還具有良好的耐磨性和減摩性。

2疲勞強度

工件滲氮后可提高疲勞強度并降低缺口敏感性。

疲勞強度的提高，一方面由于滲氮層的強度高，可達3500N/mm2;另一方面由于析出了比容較大的氮化物,在表層中形成了殘余壓應力(。分析疲勞斷口發(fā)現(xiàn)，滲氮試樣的疲勞裂紋往往發(fā)生在滲氮層與心部的交界處，所以滲氮工件的缺口敏感性較低。

3.耐腐蝕性

相的化學穩(wěn)定性很高,可以抵抗水、過熱蒸汽及堿性溶液的腐蝕。但在酸性溶液中并不具有抗蝕性。

4.脆性

滲氮表面白亮層的脆性是氣體滲氮的主要問題之一。目前,對于產生脆性的原因和機理看法還不一致，一種認為是表層高氮的脆性Fe2N造成的，因而必須控制表面氮含量。另一種認為當白亮層是兩相混合組織

ε +γ '時，由于兩相結構類型與比容的差異，在不規(guī)則的相界面上存在著很大的三向拉伸應力，脆性較大。如果白亮層為單相組織，脆性就小得多。有人用直徑10mm的圓棒作扭轉試驗, γ '+ε 組織的白亮層扭轉25°發(fā)生脆裂，s單相白亮層扭轉35°脆裂，而y'單相白亮層扭轉90°以上才脆裂。γ '相的鐵原子按面心立方排列，滑移系數目比ε 相(六方結構)多，因而塑性好一些。所以，白亮層的脆性主要取.決于它的相組成，主要決定因素是滲氮方法、滲氮規(guī)范和材料的化學成分。此外，當白亮層出現(xiàn)明顯疏松時也會增加脆性。

但是，采用“程控電脈沖型多功能離子轟擊爐”進行離子與低真空滲氮獲得的白亮層是韌性的，經試驗，在左右各90°扭轉時未發(fā)生脆裂，金相檢測其脆性均≤1級，而且防蝕耐磨性能很好。究其主要原因:離子白亮層是單相組織，既可以是ε 相,也可以是γ'相，不起兩相微電池效應，抗蝕性好;離子白亮層能緊密而均勻地與基體結合，不會產生空洞，沒有雜質，經電離達到極高的離子率，其抗拉抗扭性好，而且白亮層摩擦系數極低。