用于氮化處理的合金結(jié)構(gòu)鋼。簡(jiǎn)稱滲氮鋼或氮化鋼。當(dāng)合金結(jié)構(gòu)鋼采用與氮親和力很強(qiáng)的鋁、鈦、鈮、釩、鉻、鉬和鎢等元素進(jìn)行合金化時(shí),鋼的氮化處理效果增大。通常采用的滲氮鋼是中碳鉻鉬鋁鋼,38CrMoAl就是成熟的牌號(hào)之一。滲氮可采用氣體、鹽浴或顆粒的滲氮?jiǎng)?,通常?00~590℃之間進(jìn)行氮化處理,使鋼材表面富集氮,生成氮化物,改變鋼表層的組織結(jié)構(gòu),產(chǎn)生HV700~1200的高硬度表層,達(dá)到提高鋼材在靜載荷和交變應(yīng)力作用下的強(qiáng)度性能、耐磨性能和耐腐蝕性能。純鐵、碳素鋼及含鎳、鈷的合金結(jié)構(gòu)鋼,通常是不適合作滲氮基體鋼的。
合金元素的作用 (1)提高氮化工藝性能。鋁、鈦、鈮、釩、鉻、鉬、鎢等是形成氮化物元素。它們?cè)赼相中形成超顯微的氮化物顆粒,對(duì)a相起彌散硬化作用,形成的氮化物越強(qiáng),則彌散硬化作用越大。這些元素中鋁、鈦、鈮、釩最有效,鉻、鉬等次之。如果表面硬度需要在HV900以上,采用強(qiáng)氮化物形成元素鋁或釩等的鋼種;若表面硬度不需要超過(guò)HV900,可以采用含鉻鉬、鎢的鋼種。(2)使鋼具有足夠的淬透性。鋼在滲氮后表面形成的高硬度氮化層,既薄(一般為O.4~O.7ram)又脆,需要有一個(gè)強(qiáng)度高的內(nèi)層來(lái)支持,同時(shí),為了獲得零件所要求的強(qiáng)而韌的綜合力學(xué)性能,所以在滲氮前對(duì)鋼進(jìn)行淬火、高溫回火調(diào)質(zhì)處理,因此,就必須要求鋼有足夠的淬透性。錳、鉻、鉬、鎳等都是提高淬透性的有效元素。釩、鈦、鈮等元素能輔助增大淬透性。(3)使鋼在滲氮過(guò)程中不軟化。鉻、鉬、釩是使鋼在500~590℃長(zhǎng)期保溫保持強(qiáng)度的有效元素。往氮化鋼中加鉬,可以防止或減弱鋼發(fā)生回火脆性。含鋁鋼中的鎳形成Ni。A1,在滲氮過(guò)程中時(shí)效強(qiáng)化心部。
現(xiàn)在,正在研究以鈦代鋁的新型滲氮鋼,這種含鈦滲氮鋼可以提高氮化速度,減少氮化時(shí)間。
生產(chǎn)工藝滲氮鋼一般用頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐或電爐生產(chǎn)。由于含鋁的滲氮鋼鋁含量高,鋼液的粘性較大,易滲生成硅酸鋁夾雜物,鋁在鋼中分布不均勻而生成點(diǎn)狀偏析,影響鋼材質(zhì)量。用作重要零件的含鋁滲氮鋼,應(yīng)再加電渣重熔。滲氮鋼軋制或鍛造后應(yīng)進(jìn)行正火處理以改善組織。有時(shí)為了提高切削性能,需進(jìn)行完全退火或不完全退火。零件粗加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,之后進(jìn)行精加工。為了消除調(diào)質(zhì)和精加工所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力,可在550~600℃退火。精加工通常只是將零件氮化層最表面的白層(ξ相)研磨掉,不再加工。 各國(guó)廣泛使用的滲氮鋼主要類型
隨著滲氮工藝(如離子氮化、軟氮化等)的發(fā)展,現(xiàn)在碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹耐熱鋼、工模具鋼、高速鋼等都可以滲氮并有良好的效果。所以,現(xiàn)在要不要將滲氮鋼再作為一種專門鋼類需要探討。