氮化处理温度
氮化一般是在低于铁的临界温度下进行,通常温度范围在 500 - 560℃左右。这个温度区间有助于氮原子向金属基体内部扩散,形成氮化层。例如,在气体氮化过程中,当采用氨气作为氮化介质时,在这个温度下氨气能够有效分解产生活性氮原子,这些氮原子会吸附在金属表面并向内扩散。
对于一些特殊的氮化工艺,如离子氮化,温度范围可能会稍宽一点,但一般也在 480 - 580℃之间。离子氮化是在辉光放电的条件下进行,通过离子轰击使氮原子渗入工件表面,较低的温度可以减少工件的变形,同时在合适的温度下能保证氮化的速度和质量。
软氮化处理温度
软氮化的处理温度相对较高,一般在 520 - 590℃之间。这是因为软氮化过程中除了氮原子的渗入,还有碳原子的渗入。较高的温度有利于含有氮、碳的活性介质分解,例如在气体软氮化中,当使用氨气和渗碳气体(如丙烷)的混合气时,较高温度下氨气和丙烷能更好地分解,产生氮原子和碳原子,使其同时渗入工件表面,形成氮化物和碳化物的复合层。
温度差异对工艺的影响
对渗层的影响
氮化:较低的温度使得氮化层主要以氮化物的形式存在。由于温度较低,氮原子扩散相对较缓慢,氮化层的生长速度也比较慢,形成的氮化层较厚,但硬度高、脆性较大。例如在氮化刀具表面,其氮化层硬度高,能有效抵抗切削过程中的磨损,但如果温度控制不好,过高或过低都会影响氮化层的质量和性能。
软氮化:较高的温度使得软氮化能够同时渗入氮、碳两种原子。在这个温度范围内,氮、碳的活性较高,扩散速度相对较快,形成的化合物层是氮化物和碳化物的复合层。这种复合层的韧性较好,而且由于温度较高,处理时间相对较短,形成的化合物层较薄,一般在几个微米到二十几个微米之间。
对工件变形的影响
氮化:由于氮化温度相对较低,在一定程度上可以减少工件的变形。尤其是对于一些形状复杂、精度要求高的工件,较低的氮化温度是很重要的优势。例如,在氮化高精度的机床丝杠时,合适的低温可以保证丝杠在氮化后依然能保持良好的精度和形状。
软氮化:软氮化温度较高,相比氮化而言,有一定的变形风险。不过,在实际应用中,可以通过合理的工艺控制,如预热处理、装夹方式的优化等来减少工件的变形。例如,在软氮化汽车发动机曲轴时,通过适当的预热和合理的装夹,能够将曲轴的变形量控制在可接受的范围内。