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不锈钢钢管渗碳氮化加工后为什么会出现变形现象
发布者:不锈钢管厂(www.dosprings.com) 发布时间:2015/12/19 阅读:1812

不锈钢钢管渗碳的方法有固体渗碳•●、液体渗碳•●、气体渗碳,还有碳氮共渗等不同类型,需要与每种渗碳源相适应的设备和热处理操作方法。渗碳是通过从不锈钢管表面的气氛中吸附活性碳原子,这些碳原子再向钢的内部扩散来进行的。影响渗碳的主要因素是渗碳气氛的碳势,渗碳温度以及渗碳时间。用上式估算的是总渗碳层深度。另外,上式设渗碳表面碳浓度为各渗碳温度下奥氏体的饱和碳浓度,当渗碳表面的碳浓度低于该温度下奥氏体的饱和浓度时,由上式求出的渗碳深度值就偏小。不锈钢钢管渗碳产生的缺陷,与上述主要因素以及渗碳件的钢种•●、成分•●、渗碳后的淬火方法等有关。

不锈钢材料氮化层的硬度比渗碳淬火高得多,而且有很好的耐磨性和耐蚀性。如果加热到200℃以上,渗碳淬火层的硬度会急剧降低,然而,氮化层加热到氮化温度,硬度也不下降。当前,按日本工业标准(JIS)采用的氮化用钢只有SACM-1,然而,加了A1,Cr•●、Ti•●、Mo等与氮有强亲和力的合金元素的钢,都能获得很高的氮化层硬度。适于氮化的钢,如果按其调质强度分类,如表所列。此外,某些情况下不锈钢与耐热钢也可以作氮化处理。一直沿用到现在的一段氮化和叫做弗洛法的二段氮化,以及利用辉光放电的离子氮化法等,都是用氨气的氮化方法。氮化是在500℃左右温度下进行的,需要较长的处理时间。由于氮化后不需要淬火,故工件变形很小。但是,有时也因为残余应力与氮化不均等引起意外的变形,或产生氮化所特有的饱和了氮化铁的自亮层。   

不锈钢钢管材料组织成分平衡图可以看出,铁素体(α相)只能固溶0.1%以下的氮,因此,钢在氨气中加热时就形成铁的氮化物。在氮化表面形成的这些氮化物饱和层,作显微组织观察时,由于它不受所用侵蚀试剂腐蚀,故呈现为白亮层。白亮层容易剥落,所以,氮化后必须用精加工除去,因此可以把白亮层看做伴随氮化产生的一种缺陷。用氨气进行氮化,通过分解产生的原子氮被钢吸附和扩散,再和存在于钢内的Al•●、Cr等结合形成细小的化合物,在铁素体晶粒内引起很大畸变而使之硬化。未参与氮化的氮变成惰性分子态氮从炉中排出。

图中所示是混合气氛与不同温度下处于平衡的Fe-N相的关系。所以,氨的分解气和氨气的混合气体,即NH3+N2+H2的氮化气氛,可以获得具有与氨分压或者说是氨的分解率相对应的氮化铁表面的氮化层。图中所示是不锈钢钢管在500℃与550℃氮化24小时的情况下,氨的分解率•●、氮化量以及表面生成相间的关系。从以上结果可以看出,不在生成白亮层的氮化条件下,就不能获得充分的氮化效果。二段氮化法在氮化后期用高分解率的气氛,仅能促进氮在钢中的扩散,试图减轻白亮层。但需要注意的是,与此同时氮化铁容易从晶界上成网状析出,而成为发生剥落的原因。

去除白亮层的方法,有将工件浸入1加仑水加1磅氰化钠的水溶液中,在80~90℃加热约8小时的方法。这种方法不会影响经氮化的钢的疲劳寿命和冲击韧性。氮化中产生的变形,包括起因子机械加工所产生残余应力引起的变形和氮化处理本身引起的变形。对残余应力,应当在粗加工后作消除应力退火,事前予以消除。氮化本身引起的变形,容易产生在薄壁零件以及形状对称性差的零件上。大概可以认为,是由于表面机械加工的光洁度不同,和气体的置换速度发生波动等原因,使局部的氮化活性增强或减弱所致。据报导,对直升飞机用齿圈进行氮化时,如果用刚玉砂作喷丸硬化作为预处理,氮化变形大大减小,这暗示了表面活性度的影响www.dosprings.com

 
 

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