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鋼件的滲氮層的硬度和耐磨性解析

來源：發(fā)布時(shí)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(dá)950~1200HV(相當(dāng)于65~72HRC)，遠(yuǎn)高于滲碳淬火層。

滲氮層的高硬度,不僅因?yàn)楹辖鸬锉旧淼挠捕雀?，而且與合金氮化物的狀態(tài)有關(guān)。有人認(rèn)為氮化物的晶格常數(shù)比基體α相大得多。因此，當(dāng)它與母相保持共格聯(lián)系時(shí)，會(huì)使母相晶格產(chǎn)生很大的彈性畸變，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，提高硬度。顯然，彌漫強(qiáng)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(guān)。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(jié)構(gòu)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(zhǎng)期保持高硬度,短時(shí)間加熱至600°℃ ,其硬度也不降低，時(shí)間長(zhǎng)了，硬度下降至600℃滲氮時(shí)的硬度。

滲氮工件摩擦系數(shù)低，因而它還具有良好的耐磨性和減摩性。

2疲勞強(qiáng)度

工件滲氮后可提高疲勞強(qiáng)度并降低缺口敏感性。

疲勞強(qiáng)度的提高，一方面由于滲氮層的強(qiáng)度高，可達(dá)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(yīng)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(xué)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(duì)于產(chǎn)生脆性的原因和機(jī)理看法還不一致，一種認(rèn)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(rèn)為當(dāng)白亮層是兩相混合組織

ε +γ '時(shí)，由于兩相結(jié)構(gòu)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(yīng)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(zhuǎn)試驗(yàn), γ '+ε 組織的白亮層扭轉(zhuǎn)25°發(fā)生脆裂，s單相白亮層扭轉(zhuǎn)35°脆裂，而y'單相白亮層扭轉(zhuǎn)90°以上才脆裂。γ '相的鐵原子按面心立方排列，滑移系數(shù)目比ε 相(六方結(jié)構(gòu))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(xué)成分。此外，當(dāng)白亮層出現(xiàn)明顯疏松時(shí)也會(huì)增加脆性。

但是，采用“程控電脈沖型多功能離子轟擊爐”進(jìn)行離子與低真空滲氮獲得的白亮層是韌性的，經(jīng)試驗(yàn)，在左右各90°扭轉(zhuǎn)時(shí)未發(fā)生脆裂，金相檢測(cè)其脆性均≤1級(jí)，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(yīng)，抗蝕性好;離子白亮層能緊密而均勻地與基體結(jié)合，不會(huì)產(chǎn)生空洞，沒有雜質(zhì)，經(jīng)電離達(dá)到極高的離子率，其抗拉抗扭性好，而且白亮層摩擦系數(shù)極低。