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　　2.氣體硬氮化。原理氣體硬氮化，即氣體滲氮，是指在一定溫度下，一定介質中的氮原子滲入鋼表面的化學熱處理過程。為了與氣體軟氮化相區別，也叫氣體硬氮化。氣體滲氮時，工件放在爐內，NH3氣體直接通入500 ~ 560℃的滲氮爐。當溫度高于480℃時，NH3氣體熱分解為:2nh3 → 2 [n]+3H2分解的氮原子大部分生成N2氣體，少量活性氮原子被工件表面吸附，然后擴散到工件內部。一段時間后，在工件表面獲得一定深度的氮化物層。滲氮層包括外化合物層(也稱為白亮層)及其相鄰的擴散層 (也叫暗層)。亮層對磨損起著決定性的作用。氣體滲氮后，其顯微組織主要為ε相和γ′相，處理不當易產生ξ相，應盡量避免ξ相。ε相和γ′相硬度高，組成的化合物層(白層)組織致密，耐磨性好。ε相具有較高的電極電位和較好的耐蝕性；從而提高工件的耐磨性和耐腐蝕性。在基體中，鐵和合金元素(鉬、釩、鉻等。)與氮有很強的親和力，與氮原子形成許多合金氮化物，顯著提高氮化層的硬度。并且形成的各種氮化物的比容大于鐵的比容。滲氮后，材料表面形成較大的殘余壓應力， 可抵消合肥h13圓鋼無外拉應力。因此，鋼的高周疲勞抗力明顯提高。2.2.滲氮規律氣體滲氮的主要工藝參數是滲氮溫度、滲氮時間和氨分解率，對滲氮速度、滲氮深度、滲氮硬度、耐磨性、耐蝕性和韌性有較大影響。當滲氮時間和氨分解速率相同時，隨著溫度的升高，滲氮層變厚，滲氮分散性降低。當溫度升高到580℃以上時，表面硬度降低。當滲氮溫度降低時，氮原子的擴散速度變慢，滲層變淺，表面硬度高， 并且脆性高。滲氮溫度一般控制在520-540℃。氨氣的分解率一般控制在20%-60%的范圍內，通常為40%左右，具體視溫度而定。氨氣分解率大于60%，會降低氮化層的硬度和耐磨性。超過70%后，氮化物層深度會急劇下降。保溫時間取決于滲氮溫度和滲氮層的深度要求。保溫時間越長，滲氮層越深，但滲氮層的硬度會降低。

　　3.氣體軟氮化。原理氣體軟氮化，即氣體氮碳共滲，是指以氣體滲氮為主，滲碳為輔的低溫氮碳共滲。常用的介質是50%氨氣+50%吸熱氣體(硝石法)；30%-50%氨氣+50-60%放熱氣體(硝基法)和幾種如乙醇或甲酰胺(當引入氨氣時)。軟氮化過程中，由于ε相中碳原子的高溶解度，軟氮化表面層是碳和氮的常見化合物，具有良好的韌性和耐磨性。氣體軟氮化過程中，由于碳原子的溶解度極低，很快達到飽和狀態，析出許多超顯微的滲碳體顆粒。這些滲碳體顆粒作為氮化物結晶的核心， 促進氮化物的形成。當表面層中的氮濃度達到一定水平時，形成ε相，ε相具有很高的碳溶解能力，反過來可以加速碳的溶解。氣體軟氮化后，其顯微組織由ε相、γ′相和含氮滲碳體Fe3(C，N)組成。碳會降低氮的擴散速率，所以熱應力和組織應力比硬氮化大，滲碳層更薄。同時，由于軟氮化層中沒有ξ相，氮化層的韌性優于硬氮化層。3.2.工藝參數氣體軟氮化的主要工藝參數是氮化溫度、氮化時間和氮化氣氛。氣體軟氮化溫度通常為560-570℃， 因為在這個溫度下滲氮層的硬度更高。滲氮時間一般為3-4小時，因為共滲2-3小時后化合物層硬度達到更高。隨著時間的推移，氮化物層的深度緩慢增加。滲氮氣氛由氨氣的分解速率和滲碳劑的滴落速率決定。

　　4.比較分析4.1。以同批次H13為檢驗內容。模具鋼共4件，其中2件進行氣體硬氮化，另外2件進行氣體軟氮化。氣體硬氮化工藝為:氮化溫度530±10℃，氮化時間15小時，氨分解率25%-30%。樣品編號1-2.氣體軟氮化采用氨氣和甲酰胺作為共滲介質，氮化工藝為:氮化溫度570±10℃，保溫期間氨氣分解率控制在25%-30%，甲酰胺滴量70-80滴/分鐘，保溫時間3-4小時；凈化氨圖1顯示了所得樣品的氮化層的硬度梯度對比。可以看出，四個樣品的表面硬度和硬度梯度曲線相似，均為H13。模具鋼在氣體硬氮化和氣體軟氮化之后， 滲氮層的硬度相似。表層硬度達到1000-1200HV，可以滿足鋁型材熱擠壓的需要。氣體軟氮化較陡的硬度曲線沒有顯示出來，這可能是測得的滲透深度不夠的原因。圖2至圖5是滲氮后1-4號樣品的白亮層的金相顯微照片?？梢园l現，四個樣品的白亮層厚度差異很小。圖2

　　潘建生，熱處理技術，高等教育出版社，2009-01

　　吳，鋁型材加工實用技術手冊，中南大學出版社，2006。

　　蔡美良，丁慧琳，孟虎龍，新編輯模具鋼金相熱處理，機械工業出版社，2001年5月。

　　離婁張建華方，H13鋼表面處理技術，金屬熱處理，2002，27 (6): 28-30

　　鄧汝榮，郭海濤，鋁型材擠壓模氣體軟氮化工藝，鋁加工，1998，21 (2): 28-31。

　　●新型鋁型材擠壓的后續表面處理技術及缺陷美

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　　蘇州東锜公司的主要鋼種有:熱加工模具鋼H13(SKD61，1.2344)，H13-S(FDAC)，38CrMoAl(SACM645)等。冷加工模具鋼D2(1.2379)，SKD11，Cr12MoV，O1(SKS3，1.2510)，DC53，S7等。高速工具鋼M2(SKH51，1.3343)，M35(SKH55，1.3243)，塑料模具9Cr18Mo(440C)，4Cr13等。廣泛應用于汽車、船舶、電器、電子通訊、醫療機械等各個領域。，已成為工業企業不可缺少的材料。

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