软氮化和氮化的区别是什么？
时间：2024-12-16 08:44:08 点击次数：
- 定义与原理方面
- 软氮化是一种在含有活性氮、碳原子的介质中，将氮、碳原子同时渗入工件表面的化学热处理工艺。处理温度一般在 520 - 590℃。除了氮原子的渗入外，还有碳原子的参与。常用的介质有尿素、甲酰胺等有机化合物，以尿素为例，它在加热时会发生分解，产生的氮原子和一氧化碳（后续还能分解出碳原子）同时向工件表面扩散。
- 比如在汽车发动机的曲轴软氮化处理中，通过尿素分解产生的氮、碳原子同时渗入曲轴表面，在提高硬度的同时，还改善了曲轴的韧性。
- 氮化是指使氮原子渗入金属表面，形成富氮硬化层的化学热处理工艺。通常是在低于铁的临界温度（一般为 500 - 590℃）下，将工件置于含氮介质（如氨气）中，氨气在加热时分解出活性氮原子，氮原子被金属表面吸附后向内部扩散，形成氮化层。这个过程主要是氮原子的扩散过程。
- 例如，在对一些高精度的机床丝杠进行氮化处理时，利用氨气分解产生的氮原子，使其渗入丝杠表面，形成氮化层，提高丝杠的硬度和耐磨性。
- 渗层成分与性能方面
- 氮化：可以获得较高的硬度，例如气体氮化后的硬度可达 HV900 - 1200 左右，能够有效抵抗磨损，适用于对硬度要求极高的场合，如一些高负荷的刀具。
- 软氮化：硬度稍低，一般 HV500 - 800 左右，但软氮化后的表面硬度分布更平缓，从表面到心部的硬度梯度较小，有利于抵抗表面疲劳和剥落。
- 氮化：由于其主要是氮化物组成的硬化层，相对较脆。在承受较大冲击载荷时，氮化层可能会出现裂纹甚至剥落。
- 软氮化：因为有碳化物的存在，化合物层韧性较好，在有一定冲击和交变载荷的情况下，软氮化层能保持较好的完整性，如在一些受振动的机械零件上，软氮化后的抗剥落能力更强。
- 氮化：有一定的抗蚀性，氮化层可以在表面形成一层致密的保护膜，防止金属基体被腐蚀，但抗蚀性相对软氮化稍弱。
- 软氮化：由于其渗层是氮碳化合物，结构更加致密，抗蚀性更好。例如在一些潮湿和有腐蚀性介质的环境中，软氮化后的零件能更好地抵抗腐蚀。
- 氮化：主要形成氮化物，如钢铁氮化时形成的氮化铁（）等。其氮化层的成分以氮化物为主，硬度较高，脆性相对较大。
- 软氮化：形成的渗层是氮化物和碳化物的复合层。由于有碳的加入，化合物层韧性更好，而且软氮化形成的化合物层相对较薄，一般在几个微米到二十几个微米之间。
- 工艺参数与应用方面
- 常用于对硬度和耐磨性要求极高的精密零件，如高精度的机床导轨、镗杆等。这些零件在工作过程中需要高精度的尺寸稳定性和高硬度的表面来抵抗磨损。
- 软氮化：
- 广泛应用于既需要一定硬度和耐磨性，又要兼顾韧性和抗蚀性的零件。比如汽车发动机的一些零部件（如气门、曲轴等）、模具（如塑料模具、压铸模具）等，软氮化可以提高这些零件的综合性能，延长使用寿命。
- 温度范围一般在 500 - 590℃，处理时间较长，根据工件的材质和要求不同，可能需要几十小时。例如，深层氮化处理可能需要 50 - 100 小时，以保证足够的氮原子扩散深度。
- 氮化的气体介质主要是氨气，对设备的密封性要求较高，因为氨气有一定的毒性，需要保证处理过程中氨气的有效利用和尾气处理。
- 软氮化：
- 温度通常在 520 - 590℃，处理时间相对较短，一般为 2 - 6 小时。这是因为软氮化过程中，氮、碳原子的活性较高，扩散速度相对较快。
- 软氮化可以使用多种介质，如气体（氨气和渗碳气体的混合气）、液体（含有氮、碳的盐浴）和固体（如尿素等），工艺灵活性较大。
