氮化處理是零件制造過(guò)程中的最后一道工序,工件氮化后只進(jìn)行精磨或研磨加工。
為了保證心部有良好的綜合機(jī)械性能,消除加工應(yīng)力,減小氮化變形以及為氮化做好組織準(zhǔn)備,工件在氮化前一般都要進(jìn)行預(yù)備熱處理。
結(jié)構(gòu)鋼氮化前常用的預(yù)備熱處理是調(diào)質(zhì)處理,以獲得回火索氏體組織。
氮化件調(diào)質(zhì)處理工藝對(duì)氮化質(zhì)量有很大的影響。
例如38CrMoAlA氮化鋼,由于含鋁的鐵素體穩(wěn)定性高,加熱時(shí)不容易溶入奧氏體中,如果淬火保溫的時(shí)間不夠或溫度太低,都會(huì)使鐵素體不能完全溶入奧氏體中,調(diào)質(zhì)后有游離鐵素體存在。
由于氮在鐵素體中的擴(kuò)散速度較大,該處在氮化后就會(huì)有較高的氮濃度,易形成針狀氮化物,使氮化層脆性增大,容易剝落。因此調(diào)質(zhì)后,表面層不允許出現(xiàn)游離鐵素體,心部游離鐵素體量不允許超過(guò)5%。相反,如果淬火溫度過(guò)高,淬火后晶粒變粗,氮化物優(yōu)先沿晶界伸展,氮化后出現(xiàn)波紋狀或網(wǎng)狀組織,也使氮化層脆性增大。
低可決定基體中碳化物的彌散度。
回火溫度太高,基體中碳化物彌散度減小,氮化件心部強(qiáng)度、硬度不足,不能起支撐硬而脆的氮化層的作用。在外力作用下,尤其在較大接觸應(yīng)力作用下,往往會(huì)導(dǎo)致壓碎或剝落,使零件過(guò)早失效。
回火溫度過(guò)低,心部強(qiáng)度、硬度過(guò)高,零件預(yù)備熱處理后切削加工較困難。另外還會(huì)降低氮化速度。所以,適當(dāng)?shù)倪x擇回火溫度,以調(diào)整碳化物的彌散度,使它既能使?jié)B層和心部有較好的性能,又可得到一定的滲速。
38CrMoAlA鋼由于含有鉬和較高的鋁,在加熱時(shí)脫碳嚴(yán)重,脫碳層將導(dǎo)致氮化層脆性增加和硬度降低,所以38CrMoAlA鋼氮化件的調(diào)質(zhì)淬火,最好在有保護(hù)氣氛的爐內(nèi)加熱,不得已時(shí),工件應(yīng)留有較大的加工余量,以保證機(jī)械加工時(shí)能將脫碳層全部加工掉。
對(duì)于形狀復(fù)雜、尺寸穩(wěn)定性及變形量要求很嚴(yán)的零件,在機(jī)械加工、粗磨后要酌情進(jìn)行穩(wěn)定化處理,更好的消除機(jī)械加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,以保證氮化處理變形量最小,組織穩(wěn)定,穩(wěn)定化處理溫度應(yīng)低于調(diào)質(zhì)回火溫度,以免降低基體的強(qiáng)度;保溫時(shí)間一般為4~6小時(shí)。