不锈钢气体渗氮热处理工艺的研究

刘澎涛

摘要：渗氮的目的是为了提高钢制件的表面硬度、耐磨性、疲劳强度及抗腐蚀能力，因而被广泛用于动力机器制造工业。本文以3Cr13材料滑板为例，对不锈钢各种渗氮方法进行论述，总结出一种切实可行的不锈钢气体渗氮法。

关键词：不锈钢3Cr13、渗氮

前言：

不锈钢渗氮主要是用来提高表面硬度和耐磨性能，氮化后其抗蚀性能和热稳定性反而比基体有所降低。因此对不锈钢零件只有要求高硬度、耐磨的情况下，才进行渗氮处理。而对不需要的高硬度、耐磨的表面，应尽可能采取措施进行保护。

不锈钢渗氮的硬度、渗氮层深度及沿层深的显微硬度分布曲线大致相同。其相结构为表面ε相（合金碳氮化合物），往里为ε加γ相，再往里γ'相，最后为扩散层，其为在α相基底上分布着弥散合金碳氮化合物。钢中含碳量提高，促进碳氮化合物的形成。但不锈钢表面存在一层极薄而致密的钝化膜，阻碍着对氮原子的吸收，若不把钝化膜去除，则得不到渗氮层。所以不锈钢的渗氮工艺与普通结构钢的显著差别是在临渗氮前必须进行特殊的去钝化膜处理。

（一）实验准备

材料选用3Cr13 滑板，基本尺寸为550×160×50 mm，精加工后单重37kg。化学成分见表1。技术要求：渗氮层硬度HV≥500，渗氮层深0.2-0.4mm。

设备选用井式电渗氮炉，规格及参数见表2。

工艺要求：通用渗氮工艺（渗氮温度为500-520℃，分解率采用25-40%）;改进后的渗氮工艺（渗氮温度为550-570℃，分解率采用30-50%）。

（二）对比实验

1.喷砂后渗氮

渗氮前滑板表面进行喷砂处理，用压缩空气吹净灰尘;然后执行通用渗氮工艺，进行渗氮处理。……