关于先进的氮化技术和氮化炉的讨论

槐槐

氮化分为气体软氮化和离子硬氮化二大类,目的是使工件表面硬度提高,起到工件耐磨和耐腐蚀的作用.氮化的优点是工件处理后的变形很小.氮化影响的因素主要是:温度,气氛.肤浅之言,请多指教.

sochi

气体不可以硬氮化?离子氮化就不可以软氮化?
那么离子氮化没推广以前.硬氮化........
要知道是先有硬氮化后有软氮化

jysh81

我这主要是做火车齿轮的，以我这目前发展趋势看，渗碳件比氮化件吃香，随着热处理行业的发展，高中频的趋势加剧。虽然氮化具有自己的优势，但受到的制约太大，（装炉量、真空度等）因此发展的不是太快，倒是碳氮共渗发展的趋势强烈，因此建议斑竹多多考虑碳氮共渗的炉型，这样才有市场的。

jiahua

真正的“氢探头“：关键部件是一根用特殊材料制成测量管，这种材料只有氢能钻过去，然后在测量管后面有压力传感器直接测出氢分压，由另一压力传感器测出炉压。则炉气中的氢含量直接计算出来。

H2[%体积]=P(H2)/P(炉)*100%

易普森的氢探头就是这样的，可以到www.ipsen.com.cn看看

天天小非

我仅仅在我们的配套厂家见到过氮化炉，外观很漂亮的。我对氮化工艺不是很了解，我想请教一下议题氮化采用的多吗？他的速度好像很快的。

霜月

齿轮的精密化和低噪声现已成为汽车工业的迫切要求。具有变形小、显著提高钢件耐磨性和抗疲劳性能等优点的渗氮及氮碳共渗（软氮化）热处理工艺在齿轮上的应用肯定会逐渐增多。目前存在的主要问题是氮化层太浅导致接触强度低限制了其应用。
关于氮化设备的通用性问题我比较赞同3楼的意见，能适用的工艺太多不但设备投资大而且存在故障的几率也将增大，我认为能将简单的渗氮或氮碳共渗层厚度提高到渗碳水平并做到精确控制化合物层厚度和相结构已足够了。

wyh1202

我觉得氮化 既有 氮化 的优点： 就像航空发动机上  渗氮永远也不会抛弃渗氮这个工艺    它是高温件的。  载荷比渗碳要小
渗碳有渗碳的优点 ： 载荷大    低温转动件   成本 比渗氮低

wyh1202

原帖由 wyh1202 于 2007-9-27 00:18 发表
我觉得氮化 既有 氮化 的优点： 就像航空发动机上  渗氮永远也不会抛弃渗氮这个工艺    它是高温件的。  载荷比渗碳要小
渗碳有渗碳的优点 ： 载荷大    低温转动件   成本 比渗氮低 ...

航空发动机  必须有的

xhlhz

由于发展需要，我们也在找合适的氮化炉，可目前批量不大，希望有套小型的氮化炉，楼主有这方面信息请给予推荐。
目前的多用炉可否满足氮化炉的要求？

慕山慕水

原帖由 xhlhz 于 2007-9-27 14:49 发表
由于发展需要，我们也在找合适的氮化炉，可目前批量不大，希望有套小型的氮化炉，楼主有这方面信息请给予推荐。
目前的多用炉可否满足氮化炉的要求？ ...

标准的多用炉其实是包含氮化和软氮化工艺的，这从多用炉适用温度为750-950可以看出，原因主要涉及到750度安全温度的划定，按一般多用炉的安全控制设计温度低于750度时要切断所有可燃气氛，并自动通入安全氮气。
但是，改进型的多用炉可以作软氮化，与一般多用炉不同的是：
1、改前室排气为后室直接排气。
2、中门为密封门。
3、前室设置安全点火线圈。
4、前室通氮气。
5、后室马弗最好改为含镍耐热钢。
6、安全吹扫时间不同。

这种可以作软氮化的多用炉在“一汽大众合资公司”有两台进口的。

另外：可以在一般多用炉生产线上配套一台氮化炉，公用送料小车、备料台等也很方便。

Brian

原帖由 jysh81 于 2007-9-20 23:42 发表
我这主要是做火车齿轮的，以我这目前发展趋势看，渗碳件比氮化件吃香，随着热处理行业的发展，高中频的趋势加剧。虽然氮化具有自己的优势，但受到的制约太大，（装炉量、真空度等）因此发展的不是太快，倒是碳氮共渗发展的趋势强烈，因此 ...

强烈同意尤其是汽车零部件，德、美、日等国都已达成共识，碳氮共渗件的优势多多。
但我们国内碳氮共渗的水平应该说还很低，至于设备几乎是空白。

混在西北

我在航空发动机 干了 2年了   主要管的是 渗氮 工艺  开始觉得没什么前途  老是觉得渗碳有前途
现在看来渗氮 的前途也不错啊
我觉得渗氮的工艺 适合精加工的   变形小    适合高温传动件 （航空发动机上）  还抗腐蚀  接触疲劳
比渗碳  的优点 多
但是就是成本  贵啊

quench2008

尼萃斯的氮化炉是好,国内有几台呢?这么好的东西为什么这么少呢???

1.4848

原帖由 quench2008 于 2007-11-4 19:13 发表
尼萃斯的氮化炉是好,国内有几台呢?这么好的东西为什么这么少呢???

尼萃斯强的是氮化工艺

落星田

如此复杂的炉子价格应该很高，可能不会有那个用户会同时用到上述的那么多工艺，一般用户的产品是比较固定的，因此工艺也是固定的。如果没有市场，这样的设备做出来也没有人买。
＝＝＝＝＝＝＝＝
作为一种概念，作为一种可以达到的技术，作为一种能力，也应该 做出来，暂时不要考虑市场问题。

hezj

承蒙版主的慷慨和帮助，把所设想的气体（井式）渗氮炉列为一个加分的讨论题，听听同行朋友们的看法，对此甚为感谢！同时也感谢朋友们热心回帖！版主是一位既精通热处理又擅长设计制造热处理设备的专家，也发表了他自己独到的见解和创新设想，很有引导作用。
   现在，就气体渗氮（和氮碳共渗）方面的几个问题，谈谈个人的看法，继续同有兴趣的朋友进行更深入一些讨论。
   1,气体渗氮（和氮碳共渗）的技术要求目前还存在某些盲目性。图纸要求，通常列出的技术要求，对渗氮是：渗氮深度、表面硬度；对氮碳共渗是：白亮层厚度、表面硬度。附加的：保持心部硬度值、脉状组织等级、脆性等级或疏松等级。有的技术指标存在着为顺应工厂当前的实际水平而设定的，比如，渗氮后的白亮层，达不到＜5μm，而总是10μm，就把图纸改为≤10μm；再如氮碳共渗后，疏松等级达不到1～2级，而是3级，就把图纸要求改为≤3级。对于这些，我们只能看作概要性的技术要求，其实这些技术要求之中还包括着相当丰富的内涵，也就是说同样达到图纸要求的工件，不同的实施或控制方案生产出的产品在使用中的表现会有差别，甚至相差甚远。我们热处理人，不能满足干出活来就行了，不断探索并追求高质量渗层的渗氮或氮碳共渗应当是当今一代人的责任。在这方面我们已经落后了，不前进会更加落后。
   2,渗层质量的控制问题。
   一般认为，达到现行图纸技术要求就可以了。还有什么其它值得控制的东西呢？这里，把某些观念性的内容简要录述如下。
   （1）对于渗氮层，依据经验：
   ‘对于粘附滑动摩擦负荷，最好是采用单相化合物（γ，或ε）组织’；
   ‘对于疲劳磨损和交变应力磨损（在滚动摩擦负荷或冲击摩擦负荷时出现这种磨损），最好是在合金钢表面形成纯扩散层，或者具有适当厚度的γ，化合物层’；
   ‘用具有很高硬度的纯扩散层来承受磨粒－滑动摩擦负荷引起的磨粒磨损最为适合’。
   由此看出，常规渗氮在好些服役条件情况下均希望获得少无白亮层的渗氮扩散层。
   （2），对于氮碳共渗的白亮层：
   在铁素体氮碳共渗的表面白亮层（化合物层）的相结构有三种基本形态，即ε＋γ，，单相ε，单相γ，。三种情况的表面性能也有所差别，单相组织的耐磨性、抗蚀性都较好，特别是脆性较低。在对渗氮层进行扭转试验以出现第一条裂纹的扭转角来评价其韧性，有这样的结果：‘ε＋γ为25°，单相ε为34°，γ，为97°，无白亮层为156°。’此外还有ε＋FeχC一类相结构出现。
   由此看出，以希望获得良好的白亮层为目的的氮碳共渗，应当以单相ε或单相γ，组织为上等。由于形成γ，化合物的含氮量范围很窄，韧性好的纯γ，的厚度只能很浅薄，获得一定厚度的单相ε就成了热处理工作者追寻的课题。
   在国内，目前应用的常规渗氮和铁素体气体碳氮共渗中，获得的白亮层一般都是双相（ε＋γ，）结构，大都不愿意花大代价去解决这种‘小问题’，甚至不知道或不想知道其中的意义。
   德国人的智慧高，最先解决获得表面ε单相组织的问题。
   在白亮层的厚度上，有的钢种容易生成，一般要求在10～25μm，有可以达到110μm甚至更厚的报道，而有的钢种则相当困难，达到10μm都不容易。
   在奥氏体氮碳共渗的表面，在碳钢和低合金钢上可以见到两层白亮层，最外面的是化合物层，下面的是原含氮奥氏体快速冷却后的含氮残留奥氏体＋含氮马氏体层，它的耐磨性性、抗蚀性能比化合物层更加出色。
   （3）在气体法中，进行预氧化，添加氧、碳、硫、硼、稀土和随后的表面氧化处理等工艺措施，国内的报道频频不断，各自显示出自己的特色，同样都有值得深入探讨的问题。
   上面列举的一些论点，足以表明渗氮和碳氮共渗中尚有很多工作需要做，要做得好上加好，根据工件的服役条件，对其影响质量的因素‘可控’就是必须的了。
   3，在纯氨渗氮中，目前国内开发的计算机氮势控制柜中的软件数学模型，在原理上应当是没有什么问题，使用的传感器氢分仪虽然有一些迟后，也是可用的。与当今的氢探头及其控制系统相比，是落后了。它的问题是一些单位没有用好，没有使用添加气，控制氮势的执行器失却了一个极为重要的支撑前提，炉气氮势不能在短时间内作大幅度的调整，也就是说，其中的一个环节不完善。为了说得明白一些，举个例子，比如某个专用渗氮钢渗氮零件，要求在520℃下渗氮深度0.5mm，希望表面白亮层≤5μm。
     先分析一下，这样浅薄的白亮层，实际上是要求长时间的渗氮过程中实现表面无化合物层或者仅允许有很薄的γ，相。为了实现这个目标，有两个方案，一个是氮势门槛值跟踪法（这是一种优化工艺方案，但必须有试验数据库或数学模型支持，在国内只见到潘建生、胡明娟二位老师有这方面的论述以外，几乎还是空白，先搁在一边不讨论）；一个是把氮势值控制在低于该温度下生成ε相临界值的方法进行渗氮。经计算或查表在520℃下生成相的临界渗氮为1.778。对应于此临界氮势的氨分解率大约为55％。
     又实践中得知，在520℃的温度下，正常条件下调整氨流量大小分解率基本上都在25～40％范围内，要使氨气分解率达到55％，就得把供氨量～0，并且还要等待相当长的一段时间才有可能实现。要知道，没有了连续的一定量的新氨气参与，对钢表面的渗氮也就停止了。这就是说，我们现在通常使用的可控渗氮，只能在该温度时高于生成ε相的氮势下进行小范围的自动控制，进入不了所需要的较低氮势条件下渗氮的调节区域，‘隔靴搔痒’，与不用氮势控制装置没有本质上的区别，只是起到减少看管人员疲劳的作用，另外一个作用就是‘装门面’。
     要实现快速改变炉气氮势，并且覆盖到工艺需要的范围以内，实现全方位自动控制。可以看看慕山慕水版主论述的帖子。  
    4，关于所 构思‘一种通用性更好的炉型，既可以进行常规氮化，也可以高压氮化、真空（低压）氮化；手动脉冲调节氮化，以及氮碳共渗、氧氮化、多元共渗；还可以进行真空回火、保护气体回火和发黑（发蓝）处理’的炉子。‘落星田’朋友把它称为‘概念炉’，呵呵！好名称，谢谢！
   上面的功能都有人实施过，只是拿来拼凑一下‘玩积木’而已，并没有什么新奇的东西。这个炉子的投资不会比目前国内的同规格的配计算机氮势控制的气体渗氮炉高，操作也不复杂。已经有位要好的朋友愿意投资做一台试一试，用它从事工艺试验，看看能否实现所设想的功能，有没有那么一回事？原设想的依据是：据称，高压氮化能提高渗氮速度，变氮势氮碳共渗以及真空（低压）氮化可以用另一种形式控制白亮层的相结构，后氧化处理可提高抗蚀性等，此外这里头还有没有别的…..吗？
   灵活多变的工艺扩大了热处理工作者的探索范围。其实，工作也是一种娱乐，换一换胃口，探一探虚实，碰一碰钉子，变一变棋路，成功失败都是自己的歌，我们不能总是唱着‘月亮走，我也走，我给月亮提芭篓’的儿歌干一辈子热处理吧！
   5，总之，作为低温化学热处理的渗氮和氮碳共渗有广阔用途，气体法的优势是温度控制精准，生产方便，是此项技术的一个分支，它的内涵与渗碳和碳氮共渗同样丰富，但其潜力挖掘得不够。我的想法仍属于较低档次，更好的东西隐藏在学者、专家和现场热处理工作者之中，抛砖引玉，相互交流，共同提高。
   不对之处，请包涵、指正。

[ 本帖最后由 慕山慕水 于 2007-11-14 10:56 编辑 ]

qiucming

读各位前辈的贴，获益颇多！对氮化原来一点不知，现在有了大概了解，
氢探头的关键配件是进口的吗？叫什么？哪个国家的？价格及结构？请赐教！！！诚挚期待。。。。。。。。。。。

慕山慕水

我将hezj前辈上面的帖子内容，重排了一下版面，作成一个PDF文件，以方便大家收藏与阅读。
在此感谢hezj前辈的精彩文章，目前这种文章在“专业学术杂志”中也很难看到了！
这种原创文章的出现是我们论坛的荣耀，也是我们论坛的财富！

651225005

对于开发一种既可以进行常规氮化，也可以高压氮化、真空（低压）氮化、手动脉冲调节氮化、以及氮碳共渗、氧氮化、多元共渗，还可以进行真空回火、保护气体回火和发黑（发蓝）处理的通用炉型，确定是一个好的主意。因为现在的产品开发换代快、种类多，零件的要求也是各不相同，仅有专用炉是解决不了生产的实际要求的，外协处理往往又保证不了热处理质量。
我认为这样的通用炉型是很实用的！

szchyuan

渗碳是一个一元（仅氧探头），而软氮化是一个二元（氧探头和氢探头）。实现可控，即稳定化，渗碳和软氮化的难度不是一个数量级吧？