鹽浴滲氮(鹽浴氮化的工作原理)

1.鹽浴氮化的工作原理

LT（無污染硫氮碳共滲及氮碳共滲）與LTC系列復(fù)合熱處理工藝用 基鹽、再生鹽、氧化鹽 本劑按了JB/T9198-99標(biāo)準(zhǔn)制造 一、概 述 LT（無污染硫氮碳共滲及氮碳共滲）新工藝及LTC復(fù)合化學(xué)熱處理新工藝，曾榮獲87年度國(guó)家級(jí)科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)和“六五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)紀(jì)念證書。

LT及LTC系列九種新工藝達(dá)到或接近國(guó)際先進(jìn)水平。且都已做到工藝、工藝材料、設(shè)備和控制方法四配套。

能處理因粘著磨損、非重載疲勞斷裂、除酸以外的各種介質(zhì)中腐蝕失效的各種零件、刀具和模具，技術(shù)覆蓋面為100%牌號(hào)的需經(jīng)熱處理的鋼鐵牌號(hào)。采用上述新工藝處理的工件表層具有耐磨、減摩、抗擦傷、抗咬死、抗疲勞、耐蝕和自潤(rùn)滑性能。

我公司生產(chǎn)的硫氮碳共滲CJ-1、TJ-l；氮碳共滲CJ-2、TJ-2；再生鹽Z-1、Z-2；氧化鹽Y-l。 二、硫氮碳共滲新工藝的主要特點(diǎn) 1.能使被處理工件獲得減摩、抗擦傷、抗咬死、耐磨、抗疲勞和一定的耐蝕性（僅不銹鋼件的耐蝕性略有降低）。

可處理95%左右牌號(hào)的鋼鐵材質(zhì)的工件，顯著提高其使用壽命。該工藝應(yīng)用面廣，經(jīng)濟(jì)效益大。

2.通過定量添加再生鹽可穩(wěn)定熔鹽成份，從而保證了處理質(zhì)量的穩(wěn)定性（重現(xiàn)性） 3. 經(jīng)環(huán)保部門測(cè)定，熔鹽中氰根含量低于0.8%。通常低于0.5%。

實(shí)現(xiàn)了無污染作業(yè)，因而獲得國(guó)家環(huán)保局頒發(fā)的成果證書。 4.處理溫度低于580℃，工件的尺寸變化小。

5.設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，易于推廣。既便于采用簡(jiǎn)單設(shè)備，以周期作業(yè)方式投產(chǎn)，也便于建立微機(jī)控制的自動(dòng)化生產(chǎn)線 6.節(jié)能、處理成本低（基鹽在不超溫情況下可無限期使用）。

三、氮碳共滲（軟氮化）新工藝的特點(diǎn) 基鹽CJ-2、TJ-2鹽浴中不含硫且CNˉ允許≤3%（通過Y-1浴氧化或等溫冷卻，CNˉ。

2.鹽浴氮化對(duì)身體有什么影

熱處理鹽浴軟氮化實(shí)際上是液體碳氮共滲，俗稱氰化處理。

根據(jù)工藝不同有高溫碳氮共滲、中溫碳氮共滲和低溫碳氮共滲，軟氮化是主要以滲氮為主的低溫碳氮共滲。 根據(jù)具體工藝不同鹽浴的成分有很大變化，基本上可以加入的鹽有： 氯化鈉、氯化鋇、氯化鉀、氯化鈣、硝酸鈉、亞硝酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀、硝酸鉀等， 氰化劑（提供碳氮共滲所需的碳、氮原子）一般有尿素、甲酰胺、三乙醇胺、氰化鈉、氰化鉀等。

除了所加的鹽有劇毒鹽如氯化鋇外，還有苛性堿，特別是軟氮化過程中會(huì)放出劇毒的氣體HCN，嚴(yán)重危害人的身體健康，所以我們國(guó)家已經(jīng)淘汰鹽浴爐了。

3.模具表面鹽浴氮化能達(dá)到什么硬度

塑膠模具表面氮化作用：能顯著地提高工件的疲勞強(qiáng)度、耐磨性和耐腐蝕性。在干摩擦條件下還具有抗擦傷和抗咬合等性能。由于軟氮化層不存在脆性，氮化層硬而具有一定的韌性，不容易剝落。

氮化處理是指一種在一定溫度下一定介質(zhì)中使氮原子滲入工件表層的化學(xué)熱處理工藝。經(jīng)氮化處理的制品具有優(yōu)異的耐磨性、耐疲勞性、耐蝕性及耐高溫的特性。碳鋼滲氮效果極差，表面硬度低，硬化層淺。表面硬度在600HV左右。為了提高碳鋼的硬化效果，可以采用離子軟氮化（即低溫碳―氮共滲）工藝；這樣不僅可增加化合物層的厚度；同時(shí)滲氮后決冷，還可使γ―相層轉(zhuǎn)變成含氮馬氏體

4.滲氮的氮碳共滲

低溫氮碳共滲又稱軟氮化，即在鐵-氮共析轉(zhuǎn)變溫度以下，使工件表面在主要滲入氮的同時(shí)也滲入碳。碳滲入后形成的微細(xì)碳化物能促進(jìn)氮的擴(kuò)散，加快高氮化合物的形成。這些高氮化合物反過來又能提高碳的溶解度。碳氮原子相互促進(jìn)便加快了滲入速度。此外，碳在氮化物中還能降低脆性。氮碳共滲后得到的化合物層韌性好，硬度高，耐磨，耐蝕，抗咬合。

常用的氮碳共滲方法有液體法和氣體法。處理溫度530~570℃，保溫時(shí)間1~3小時(shí)。早期的液體鹽浴用氰鹽，以后又出現(xiàn)多種鹽浴配方。常用的有兩種：中性鹽通氨氣和以尿素加碳酸鹽為主的鹽，但這些反應(yīng)產(chǎn)物仍有毒。氣體介質(zhì)主要有：吸熱式或放熱式氣體（見可控氣氛）加氨氣；尿素?zé)岱纸鈿?；滴注含碳、氮的有機(jī)溶劑，如甲酰胺、三乙醇胺等。

氰化cyaniding，指高溫碳氮共滲（早期的碳氮共滲是在有毒的氰鹽浴中進(jìn)行）。由于溫度比較高，碳原子擴(kuò)散能力很強(qiáng)，所以以滲碳為主， 形成含氮的高碳奧氏體，淬火后得到含氮高碳馬氏體。由于氮的滲入促進(jìn)碳的滲入， 使共滲速度較快，保溫4~6h可得到0.5~0.8mm的滲層，同時(shí)由于氮的滲入，提高了過冷奧氏體的穩(wěn)定性，加上共滲溫度比較低，奧氏體晶粒不會(huì)粗大，所以鋼件碳氮共滲后可直接淬油，滲層組織為細(xì)針狀的含氮馬氏體加碳氮化合物和少量殘余奧氏體。碳氮共滲層比滲碳層有更高的硬度、耐磨性、抗蝕性、彎曲強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度。但一般碳氮共滲層比滲碳層淺，所以一般用于承受載荷較輕，要求高耐磨性的零件。

氮碳共滲不僅能提高工件的疲勞壽命、耐磨性、抗腐蝕和抗咬合能力，而且使用設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少，易操作，時(shí)間短和工件畸變小，有時(shí)還能給工件以美觀的外表。

5.什么是滲氮

滲氮，是在一定溫度下一定介質(zhì)中使氮原子滲入工件表層的化學(xué)熱處理工藝。

常見有液體滲氮、氣體滲氮、離子滲氮。傳統(tǒng)的氣體滲氮是把工件放入密封容器中，通以流動(dòng)的氨氣并加熱，保溫較長(zhǎng)時(shí)間后，氨氣熱分解產(chǎn)生活性氮原子，不斷吸附到工件表面，并擴(kuò)散滲入工件表層內(nèi)，從而改變表層的化學(xué)成分和組織，獲得優(yōu)良的表面性能。

如果在滲氮過程中同時(shí)滲入碳以促進(jìn)氮的擴(kuò)散，則稱為氮碳共滲。常用的是氣體滲氮和離子滲氮。

滲入鋼中的氮一方面由表及里與鐵形成不同含氮量的氮化鐵，一方面與鋼中的合金元素結(jié)合形成各種合金氮化物，特別是氮化鋁、氮化鉻。這些氮化物具有很高的硬度、熱穩(wěn)定性和很高的彌散度，因而可使?jié)B氮后的鋼件得到高的表面硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度、抗咬合性、抗大氣和過熱蒸汽腐蝕能力、抗回火軟化能力，并降低缺口敏感性。

與滲碳工藝相比，滲氮溫度比較低，因而畸變小，但由于心部硬度較低，滲層也較淺，一般只能滿足承受輕、中等載荷的耐磨、耐疲勞要求，或有一定耐熱、耐腐蝕要求的機(jī)器零件，以及各種切削刀具、冷作和熱作模具等。滲氮有多種方法，常用的是氣體滲氮和離子滲氮。

鋼鐵滲氮的研究始于20世紀(jì)初，20年代以后獲得工業(yè)應(yīng)用。最初的氣體滲氮，僅限于含鉻、鋁的鋼，后來才擴(kuò)大到其他鋼種。

從70年代開始，滲氮從理論到工藝都得到迅速發(fā)展并日趨完善，適用的材料和工件也日益擴(kuò)大，成為重要的化學(xué)熱處理工藝之一。 氣體滲氮 一般以提高金屬的耐磨性為主要目的，因此需要獲得高的表面硬度。

它適用于38CrMoAl等滲氮鋼。滲氮后工件表面硬度可達(dá)HV850~1200。

滲氮溫度低，工件畸變小，可用于精度要求高、又有耐磨要求的零件，如鏜床鏜桿和主軸、磨床主軸、氣缸套筒等。但由于滲氮層較薄，不適于承受重載的耐磨零件。

氣體參氮可采用一般滲氮法（即等溫滲氮）或多段（二段、三段）滲氮法。前者是在整個(gè)滲氮過程中滲氮溫度和氨氣分解率保持不變。

溫度一般在480~520℃之間，氨氣分解率為15~30%，保溫時(shí)間近80小時(shí)。這種工藝適用于滲層淺、畸變要求嚴(yán)、硬度要求高的零件，但處理時(shí)間過長(zhǎng)。

多段滲氮是在整個(gè)滲氮過程中按不同階段分別采用不同溫度、不同氨分解率、不同時(shí)間進(jìn)行滲氮和擴(kuò)散。整個(gè)滲氮時(shí)間可以縮短到近50小時(shí)，能獲得較深的滲層，但這樣滲氮溫度較高，畸變較大。

還有以抗蝕為目的的氣體滲氮，滲氮溫度在 550~700℃之間，保溫0.5~3小時(shí)，氨分解率為35~70%，工件表層可獲得化學(xué)穩(wěn)定性高的化合物層，防止工件受濕空氣、過熱蒸汽、氣體燃燒產(chǎn)物等的腐蝕。 正常的氣體滲氮工件，表面呈銀灰色。

有時(shí)，由于氧化也可能呈藍(lán)色或黃色，但一般不影響使用。 離子滲氮 又稱輝光滲氮，是利用輝光放電原理進(jìn)行的。

把金屬工件作為陰極放入通有含氮介質(zhì)的負(fù)壓容器中，通電后介質(zhì)中的氮?dú)湓颖浑婋x，在陰陽極之間形成等離子區(qū)。在等離子區(qū)強(qiáng)電場(chǎng)作用下，氮和氫的正離子以高速向工件表面轟擊。

離子的高動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，加熱工件表面至所需溫度。由于離子的轟擊，工件表面產(chǎn)生原子濺射，因而得到凈化，同時(shí)由于吸附和擴(kuò)散作用，氮遂滲入工件表面。

與一般的氣體滲氮相比，離子滲氮的特點(diǎn)是：①可適當(dāng)縮短滲氮周期；②滲氮層脆性小；③可節(jié)約能源和氨的消耗量；④對(duì)不需要滲氮的部分可屏蔽起來，實(shí)現(xiàn)局部滲氮；⑤離子轟擊有凈化表面作用，能去除工件表面鈍化膜，可使不銹鋼、耐熱鋼工件直接滲氮。⑥滲層厚度和組織可以控制。

離子滲氮發(fā)展迅速，已用于機(jī)床絲桿、齒輪、模具等工件。 氮碳共滲 又稱軟氮化或低溫氮碳共滲，即在鐵-氮共析轉(zhuǎn)變溫度以下，使工件表面在主要滲入氮的同時(shí)也滲入碳。

碳滲入后形成的微細(xì)碳化物能促進(jìn)氮的擴(kuò)散，加快高氮化合物的形成。這些高氮化合物反過來又能提高碳的溶解度。

碳氮原子相互促進(jìn)便加快了滲入速度。此外，碳在氮化物中還能降低脆性。

氮碳共滲后得到的化合物層韌性好，硬度高，耐磨，耐蝕，抗咬合。 常用的氮碳共滲方法有液體法和氣體法。

處理溫度530~570℃，保溫時(shí)間1~3小時(shí)。早期的液體鹽浴用氰鹽，以后又出現(xiàn)多種鹽浴配方。

常用的有兩種：中性鹽通氨氣和以尿素加碳酸鹽為主的鹽，但這些反應(yīng)產(chǎn)物仍有毒。氣體介質(zhì)主要有：吸熱式或放熱式氣體（見可控氣氛）加氨氣；尿素?zé)岱纸鈿猓坏巫⒑?、氮的有機(jī)溶劑，如甲酰胺、三乙醇胺等。

氮碳共滲不僅能提高工件的疲勞壽命、耐磨性、抗腐蝕和抗咬合能力，而且使用設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少，易操作，時(shí)間短和工件畸變小，有時(shí)還能給工件以美觀的外表。 輝光離子氮化 一、優(yōu)點(diǎn)：滲氮時(shí)間短，質(zhì)量容易控制，氮化層耐疲勞、有高強(qiáng)度，由于氮化溫度在520-540，所以工件變形小，表面抗磁性高。

二、缺點(diǎn)：設(shè)備控制復(fù)雜，爐溫均勻性不好。