气体渗氮 Nitreg® - Nitrex

- 气体渗氮 Nitreg® -

气体渗氮 Nitreg®

NITREG® 是一种现代化的热处理工艺,能够满足最初为盐浴、等离子或传统气体渗氮而确定的所有渗氮规格的冶金要求。控制表面中氮浓度的功能使用户实际上能够独立于形成所需的扩散区来控制化合物层的生长。该方法不仅有助于满足规格要求,而且还可以通过允许更严格的公差(特别是关于复合层的厚度和性能)来改善这些要求。

NITREG® 优势

  • 控制化合物(白色)层的厚度及其特性
  • 消除扩散区内的封闭氮化物网络
  • 出色的渗碳层深度控制
  • 小孔、紧沟槽及锋利的边缘均可实现均匀硬化
  • 出色的表面硬度控制
  • 无零件变形
  • 极高的工艺复现性
  • 绿色技术,无废物污染

 

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氮化是將氮原子擴散到金屬表面的過程。 氮在地球上很豐富,然而,在自然界中,它以雙原子分子的形式存在,化學惰性且太大而無法穿透表面。 因此,氮化技術側重於新生(原子)氮的來源。

滲氮的主要目的是通過富含氮來增加部件表面的硬度。 無論採用哪種方法,氮化都是將氮擴散到金屬中的過程,並且這種擴散一旦單個氮原子穿透表面,只要溫度足夠高就會繼續進行,並且在金屬表面有新的新生氮供應 表面。 換句話說,所有滲氮的擴散基本相同,不同之處在於氮的供應。 後者對錶面的合成特性具有根本性的影響。

一般來說,所有的鐵合金,包括不銹鋼、鑄鐵,甚至鈦合金,都可以進行氮化。 然而,各種合金在表麵條件、自然擴散速度和形成氮化物的傾向方面具有不同的特性。 重要的是要了解,即使是正確運行的氮化工藝也會在不同材料上產生顯著不同的結果。 因此,一些用戶可能會遇到無法克服的困難,特別是如果他們的方法很原始和/或他們的知識和經驗不足。

氮化鋼
美国钢铁协会 (AISI) 等级 意大利标准 (UNI) 等级 主要合金部件 核心硬度 HV/HRC 表面硬度 HV1
N135M 38CrAlMoA C=0.38 Cr=1.7 Mo=0.3 Al=1 350/36 1190-1290
硝基合金 N C=0.35 Cr=115 Ni=3.5 Mo=0.25 350/36 1100-1200
34CrAlNi7 C=0.42 Cr=3 Mo=1.2 V=0.20 350/36 1190-1290
42CrMoV12 42CrMoV12 C=0.42 Cr=3 Mo=1.2 V=0.20 490 / 48 1050-1150
31CrMo12 C=0.32 Cr=3 Mo=0.4 320 / 32 870-920
30CrMoV9 320 / 32C=0.30 Cr=2.5 Mo=0.2 V=0.15 320 / 32 900-930
25CrMo20 C=0.25 Cr=6 Mo=0.20 280 / 27 1000-1100
其他可硬化合金鋼
美国钢铁协会 (AISI) 等级 意大利标准 (UNI) 等级 主要合金部件 核心硬度 HV/HRC 表面硬度 HV1
4130 30CrMo4 C=0.30 Cr=1 Mo=0.2 300 / 30 640 – 680
4140 42CrMo4 C=0.40 Cr=1 Mn=0.9 Mo=0.2 300 / 30 650 – 700
4340 C=0.40 Cr=0.8 Ni=1.8 Mo=0.25 310 / 31 650 – 700
30NiCrMo12 C=0.30 Cr=0.8 Ni=2.8 Mo=0.12 310 / 31 600 – 650
35NiCrMo15 C=0.35 Cr=1.7 Ni=3.8 Mo=0.15 330 / 33 800 – 850
碳鋼
美国钢铁协会 (AISI) 等级 意大利标准 (UNI) 等级 主要合金部件 核心硬度 HV/HRC 表面硬度 HV1
1010 C10 C=0.10 Mn=0.50 160 320 – 380
1020 C20 C=0.20 Mn=0.50 180 320 – 380
1030 C30 C=0.30 Mn=0.7 180 380 – 420
1045 C45 C=0.45 Mn=0.7 200 420 – 470
1060 C60 C=0.60 Mn=0.7 250 / 22 525
滲碳合金鋼
美国钢铁协会 (AISI) 等级 意大利标准 (UNI) 等级 主要合金部件 核心硬度 HV/HRC 表面硬度 HV1
5115 16MnCr5 C=015 Cr=0.8 Mn=0.9 180 660 – 720
20 MnCr5 C=0.20 Cr=1.15 Mn=1.3 240 / 21 750 – 800
8620 C=0.20 Cr=0.5 Ni=0.6 Mo=0.2 190 500 – 520

暴露於滲氮介質的表面通常會形成兩個不同的層。 外層稱為複合層(或白色層),其厚度通常介於 0 到 0.001 英寸(25 微米)之間。 在白色層下面,我們有一個擴散箱或擴散區。 兩者共同構成了通常所說的情況。 但是,根據材料及其原始加工前硬度,這些層的特性之間會有非常顯著的差異。

下面顯示的兩個維氏硬度計壓痕的圖像說明了受控過程和非受控過程之間的區別。左邊的樣品是用傳統工藝生產的,表面的開裂表明層的脆性。右邊的是 Nitreg® 工藝的產品,儘管硬度相同,但沒有形成裂紋。因此,經過 Nitreg® 處理的部件具有更高的彈性,複合層具有高韌性。

如此優異的結果只能通過控制基材中的氮濃度來實現,而現代方法是控制氮化電位 (KN)。正確理解和應用將滲氮電位 (KN)、溫度和時間聯繫起來的原理是 Nitreg® 技術的基石。下表顯示了我們生產各種白層/擴散外殼組合的能力示例,氮化外殼組合 (PDF)

控制滲氮電位的能力逐漸成為 AMS 2759/10 等規範提出的要求。

總之,Nitreg® 是一種現代工藝,能夠滿足最初為鹽浴、等離子或傳統氣體滲氮編寫的所有滲氮規範的冶金要求

特性/特點 NITREG® 可控滲氮 常规气体 盐浴 等离子(离子)
清洁程度(之前) 清洁 清洁 比较清洁 非常清洁
清洁程度(之后) 选填 选填 強烈要求 选填
加热时间 非常短
零件定位 简单 简单 简单 非常复杂/需要技能和经验
渗氮不锈钢 可能 不可能 可能 可能
设备操作 非常简单/完全自动化 比较简单 简单 非常复杂/需要技能和经验
温度控制/均匀性 优秀 良好 良好 困难/不足/可能过热
控制氮势
控制 ε 和 γ’ 的百分比 可能 可能
渗氮,无白色层 可能 可能
孔隙度控制 可能 可能
結果的可重複性 優秀(不考慮負載) 可能(仅重复负载) 可能(仅重复负载) 可能(仅重复负载)
设备维护 简单 比较复杂 复杂 非常复杂
污染程度 非常低 极高 非常低
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