渗氮工艺的发展动向

渗氮工艺应用于工业生产数十载，很多工艺很成熟，产生了较大的社会和经济效益。为了满足生产技术不断发展的需要，随着渗氮成果的不断积累，渗氮工艺也与时俱进，有许多新的渗氮工艺值得关注。

1.表面纳米化渗氮

表面纳米化渗氮技术，是渗氮技术的重大发展。在渗氮之前，预先对工件表面进行超声波喷丸，由于钢丸无定向地不断撞击工件表面，造成不断变化的塑性变形，导致晶粒破碎，获得晶粒尺寸为纳米级组织，具有大量的晶界。在随后的渗氮过程中，氮原子沿晶界向内迅速扩散，因而提高了渗氮的速度。纳米化渗氮的优点是：

1）显著提高渗氮的速度。

2）明显提高渗氮层的硬度。

3）渗氮温度低，有利于减少渗氮变形。

表面纳米化渗氮技术的发明，开拓了一个重要的表面强化发展方向，在理论上和应用上都有重大的价值，我们应关注这一动向。

2.渗氮氧化复合处理

渗氮后不再进行磨削的工件，可以在渗氮结束以后、工件出炉之前，施以氧化复合处理。渗氮结束后就停止通氨，并随即向炉内滴蒸馏水或通入水蒸气，直至将渗氮炉内的剩余氨排净。在水蒸气的作用下，工件表面形成致密的氧化膜，有降低摩擦因数的作用，呈浅蓝色的氧化膜也比较美观，而且待水蒸气将氨驱赶之后再打开炉盖，可以避免氨臭，也不失为一种可取的操作方法。

渗氮后附加的氧化复合处理，也可以结合降温过程进行。(www.xing528.com)

3.短时渗氮与脉冲渗氮

传统的渗氮时间很长，渗层深度为0.30～0.50mm时往往要几十个小时。近年来，短时渗氮工艺发展很快，工艺曲线如图3-6所示。

此工艺适合于一般工件，对于那些容易变形和尺寸精度要求高的工模具，或者回火温度低于560℃的工件，可将渗氮温度降至500～510℃，渗氮时间为3～10h。

图3-6 短时渗氮工艺曲线

短时渗氮完全可以取代应用较广的铁素体氮碳共渗（软氮化），能保留后者全部优点，又可以消除氰根对环境的污染，并节约了渗剂消耗，操作十分方便，是一种应用前途远大的渗氮新工艺。

真空脉冲渗氮也是一种很有发展前途的渗氮新工艺。操作如下：向真空炉通入氨气，即工件装入真空炉后开始起动机械泵抽气，当真空度达到设定值（多为1.33Pa）时，通电升温，同时继续抽真空，保持炉内的真空度，炉温达到要求的渗氮温度后，保温一定的时间，其目的是净化工件表面、对工件进行透烧加热，然后停止抽真空，向炉内通入干燥的氨气，使炉压升高至50～70Pa，保持一定的时间，再抽真空保持一定的时间，再通入氨气，如此反复进行多次，直到渗层达到要求为止。在整个渗氮过程中炉温保持不变，根据钢种及渗氮技术要求不同，渗氮温度在530～560℃之间选择。

4.高速工具钢刀具短时渗氮

高速工具钢中含有大量的和氮有亲和力的元素，渗氮后表面硬度、热硬性和耐磨性都有明显提高。但是如果渗氮时间过长，就会在表面出现化合物层，并在扩散层中出现大量的网状氮化物，这类渗层的脆性很大，导致刀具崩刃，不能切削。所以，高速工具钢刀具应采取短时渗氮工艺，而且氮势应明显低于氮势门槛值。通常，氨分解率控制在80%以上，以获得表面无白层的纯扩散层组织，且扩散层中不能有网状碳化物。渗氮层的总深度控制在0.02～0.1mm范围内，高速工具钢刀具短时渗氮的温度可选用560℃，渗氮时间为15～30min；若选择500℃，时间为0.3～1h。具体的渗氮时间和渗层深度，根据刀具刃口的形状和切削条件而定。