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金属材料进行离子氮化的工艺特点
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金属材料进行离子氮化的工艺特点

浏览:862次 发布日期:2019-07-15 字号:  
离子氮化是强化金属材料表面硬度的一种工艺方法,它的工艺特点是处理温度较低,变形小,工艺过程控制具有一定的精确度,可以作为机械加工的最终工序,氮化层具有较高的耐磨性。结合材料,介绍如下。
1.钛合金
       钛合金材料是一种较贵的金属材料,材料特性为:比重轻,屈强比高,防锈,无磁性,缺点是硬度低,在普通热处理(固溶时效)后,硬度在hrc38左右,这种状况作为耐磨件不可用。目前解决的办法有多种,一种是研制新的钛合金材料,使其机械性能更高;另一种是通过离子氮化热处理来提高硬度。经过离子氮化后的钛合金,表面硬度可达到HV>780(HRC63),渗层深度一般可达0.06~0.08mm,耐磨性能有所提高,可满足零件负载工况下的使用性能。钛合金经过离子氮化处理后,由于表层有一层化合物层,可提高表面耐腐蚀性。在一些无磁性又要求耐磨的工况下,钛合金离子氮化也能满足使用要求。此外还有钛合金微弧氧化、等离子体注入等等表面改性处理技术。
2.不锈钢
      不锈钢在常态下具备耐腐蚀不生锈的特性,常用的有奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、沉淀硬化不锈钢。马氏体不锈钢通过淬火时效,可以使材料的硬度达到HRC50~55,沉淀硬化不锈钢由于固溶沉淀,产生第二相强化作用,使处理后的材料综合性能较高,但奥氏体不锈钢在常温中的组织为奥氏体状态,硬度较低(140~190HBS),如果使用工况既要耐腐蚀又要硬度较高时,就可以采用离子氮化,如06Cr18Ni11Ti奥氏体不锈钢,离子氮化后的硬度HⅤ可大于1000(HRC>68)。不锈钢不生锈是因为表面有一层致密的氧化膜,使氧不能继续向内部组织扩散氧化,这层氧化膜对氮化起阻挡作用,离子氮化可以通过阴极溅射和氢离子的还原作用,将这层膜去除,省去喷砂酸洗预处理,使氮原子易于扩散,完成不锈钢的氮化。
3.合金钢
      主要指用于结构件的含有某些合金元素的钢类。合金钢中有专门用于氮化的材料,如38CrMoAl在达到同样渗层深度的前提下,它更易于氮化。其它合金钢也都可进行离子氮化,氮化前要进行调质处理,以获得所要求的基体性能,同时还可以释放应力。离子氮化后的工件表层有氮化物组织,可以起到防锈作用。
4.其它黑色金属
       对碳钢(无合金元素)的离子氮化,也能提高硬度,但不及合金钢提高硬度的幅度,尤其是低碳钢,原因是因为其基体组织硬度就低,表面硬度不会高。对这类材料氮化的另一用途是防锈蚀。
      还有模具钢、铸钢、粉末冶金件都可进行离子氮化,达到提高表面硬度等工艺目标。
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