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不銹鋼鋼管滲碳氮化加工后為什么會出現變形現象
發布者:不銹鋼管廠(香港精英平码三中三计划 www.cpkjs.icu) 發布時間:2015/12/19 閱讀:2003

不銹鋼鋼管滲碳的方法有固體滲碳、液體滲碳、氣體滲碳,還有碳氮共滲等不同類型,需要與每種滲碳源相適應的設備和熱處理操作方法。滲碳是通過從不銹鋼管表面的氣氛中吸附活性碳原子,這些碳原子再向鋼的內部擴散來進行的。影響滲碳的主要因素是滲碳氣氛的碳勢,滲碳溫度以及滲碳時間。用上式估算的是總滲碳層深度。另外,上式設滲碳表面碳濃度為各滲碳溫度下奧氏體的飽和碳濃度,當滲碳表面的碳濃度低于該溫度下奧氏體的飽和濃度時,由上式求出的滲碳深度值就偏小。不銹鋼鋼管滲碳產生的缺陷,與上述主要因素以及滲碳件的鋼種、成分、滲碳后的淬火方法等有關。

不銹鋼材料氮化層的硬度比滲碳淬火高得多,而且有很好的耐磨性和耐蝕性。如果加熱到200℃以上,滲碳淬火層的硬度會急劇降低,然而,氮化層加熱到氮化溫度,硬度也不下降。當前,按日本工業標準(JIS)采用的氮化用鋼只有SACM-1,然而,加了A1,Cr、Ti、Mo等與氮有強親和力的合金元素的鋼,都能獲得很高的氮化層硬度。適于氮化的鋼,如果按其調質強度分類,如表所列。此外,某些情況下不銹鋼與耐熱鋼也可以作氮化處理。一直沿用到現在的一段氮化和叫做弗洛法的二段氮化,以及利用輝光放電的離子氮化法等,都是用氨氣的氮化方法。氮化是在500℃左右溫度下進行的,需要較長的處理時間。由于氮化后不需要淬火,故工件變形很小。但是,有時也因為殘余應力與氮化不均等引起意外的變形,或產生氮化所特有的飽和了氮化鐵的自亮層。   

香港精英平码三中三计划材料組織成分平衡圖可以看出,鐵素體(α相)只能固溶0.1%以下的氮,因此,鋼在氨氣中加熱時就形成鐵的氮化物。在氮化表面形成的這些氮化物飽和層,作顯微組織觀察時,由于它不受所用侵蝕試劑腐蝕,故呈現為白亮層。白亮層容易剝落,所以,氮化后必須用精加工除去,因此可以把白亮層看做伴隨氮化產生的一種缺陷。用氨氣進行氮化,通過分解產生的原子氮被鋼吸附和擴散,再和存在于鋼內的Al、Cr等結合形成細小的化合物,在鐵素體晶粒內引起很大畸變而使之硬化。未參與氮化的氮變成惰性分子態氮從爐中排出。

圖中所示是混合氣氛與不同溫度下處于平衡的Fe-N相的關系。所以,氨的分解氣和氨氣的混合氣體,即NH3+N2+H2的氮化氣氛,可以獲得具有與氨分壓或者說是氨的分解率相對應的氮化鐵表面的氮化層。圖中所示是不銹鋼鋼管在500℃與550℃氮化24小時的情況下,氨的分解率、氮化量以及表面生成相間的關系。從以上結果可以看出,不在生成白亮層的氮化條件下,就不能獲得充分的氮化效果。二段氮化法在氮化后期用高分解率的氣氛,僅能促進氮在鋼中的擴散,試圖減輕白亮層。但需要注意的是,與此同時氮化鐵容易從晶界上成網狀析出,而成為發生剝落的原因。

去除白亮層的方法,有將工件浸入1加侖水加1磅氰化鈉的水溶液中,在80~90℃加熱約8小時的方法。這種方法不會影響經氮化的鋼的疲勞壽命和沖擊韌性。氮化中產生的變形,包括起因子機械加工所產生殘余應力引起的變形和氮化處理本身引起的變形。對殘余應力,應當在粗加工后作消除應力退火,事前予以消除。氮化本身引起的變形,容易產生在薄壁零件以及形狀對稱性差的零件上。大概可以認為,是由于表面機械加工的光潔度不同,和氣體的置換速度發生波動等原因,使局部的氮化活性增強或減弱所致。據報導,對直升飛機用齒圈進行氮化時,如果用剛玉砂作噴丸硬化作為預處理,氮化變形大大減小,這暗示了表面活性度的影響香港精英平码三中三计划 www.cpkjs.icu

 
 

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