柱塞渗氮工艺的确定

张宇庆

辽宁省抚顺市抚东机械厂 辽宁抚顺 113105

1 序言

钢铁零件在活性氮介质中，一定温度和保温时间下，使其表面渗入氮元素的工艺过程，叫做渗氮。渗氮和渗碳虽然都是强化零件表面的化学热处理，但它们有显著的差别。

渗氮与渗碳相比有如下优点：

1）渗氮表面具有高硬度和高耐磨性。

2）具有高的残余压应力。

3）渗氮工艺温度低，工件变形小。

4）具有良好的抗蚀能力。

由于渗氮具有上述特点，因此得到了广泛应用。本文论述的柱塞（见图1）就是要求高硬度、高耐磨性及高尺寸稳定性的一种零件。

图1 柱塞

柱塞是某机构中的关键部件，产品在加工过程中，热处理工艺方案的选择直接影响产品的热处理质量，而热处理质量的好坏，也影响了机构运行状况的稳定性，最终会影响运行系统的使用寿命。

2 问题的提出

柱塞部件材料为38CrMoAlA钢，其化学成分见表1[1]。

表1 38CrMoAlA钢化学成分（质量分数）（%）

该零件要求进行渗氮处理，硬度≥700HV，渗氮层深度0.3～0.6mm。在生产过程中，渗氮层深度设定在0.4～0.6mm。那么，如何制定工艺参数才能保证达到图样要求，尤为重要。

3 热处理方案

根据零件材料，渗氮工艺初步确定选用二段气体渗氮法：即零件随炉缓慢升温，在200℃保温2h，然后升温至525℃，保温18～25h，缓慢升温至540℃，保温22～30h，再随炉缓慢升温至560℃，保温3～4h进行退氮处理，最后随炉冷却至＜200℃出炉空冷。炉温降至200℃时，关闭氨气的进气阀门，打开氮气的进气阀门。

根据零件的技术要求及生产实际，采用的设备为RN-75-6气体渗氮炉。

（1）加热温度 加热温度分别设定为525℃、540℃、560℃，理由是确定渗氮温度时，应综合考虑温度对渗氮层表面硬度、渗层深度及变形量的影响，同时还要考虑不影响零件心部的力学性能，渗氮温度必须低于调质回火温度。……