以二段氣體滲氮為例。
一、氣體滲氮設備
氣體滲氮可采用井式爐或多用箱式爐。
無論采用何種爐型,加熱室(罐)都應該有良好的密封性,保證氣氛不泄漏。
設備應有良好可靠的控溫和測溫系統,并保證爐溫的均勻性符合GB/T9452《熱處理爐有效加熱區測定方法》的規定,爐溫差不大于±10℃。
設備還應配套有流量計、氨分解測定儀、U形壓力計等附屬裝置,以保證氨氣流量、分解率及爐內壓力的控制和監測,保證設備運行時達到工藝技術要求。
二、滲氮用氣
常見的氣體滲氮原料采用氨氣。所用氨氣應符合G536《液體無水氨》標準中的一級標準,純度應大于95%。氨氣通入爐內前應經過干燥。
三、滲氮零件的預先處理
不銹鋼滲氮件應先進行預處理
四、滲氮前的生產準備
①. 檢查待滲氮工件,其表面粗糙度應達到R.1.6μm或更高。工件表面應經過清洗,不得有銹痕、油污和其他有損滲氮質量的臟物等。
②. 對工件的非滲氮部位應在滲前采取保護措施。
a. 用符合GB/T 9199《防滲涂料技術條件》要求的防護涂料(離子滲氮件的防滲涂料目前還缺少應用)。
b. 預留不小于滲氮深度二倍的加工余量。
C. 表面鍍0.010~0.015mm深的錫層,也可鍍0.02mm以上的無孔隙銅層或鎳層。
③. 工件裝護前應先檢查設備的機械、電氣及各控制系統而附屬裝置,保證一切正常。
④. 保提護時應選用正確工裝或裝爐方式,以減少工件的變形。工件之間應留有空隙,以保證爐內氣氛暢通。
⑤. 根據技術檢查要求選用和放置試塊。
五、滲氮操作
①. 工件人爐后,蓋好爐蓋并密封好。接通氨氣管道,保證氨氣暢通和設備無泄漏。
②. 升溫前,先用大氨氣量充入爐內,排除爐內空氣,隨著爐內空氣的減少,可在緩慢升溫的同時繼續排除爐內空氣,但排凈爐內空氣前爐溫不應超過150℃,且爐內應保持正壓。
③. 爐溫升到工藝要求的溫度后,爐內壓力應保持在(780~1960Pa),調整氨分解率達18%~20%.及時點燃廢氣。
④. 操作中應嚴格執行工藝,控制爐溫、氨氣分解率及爐內壓力等達到工藝的要求。
⑤. 有時為降低滲氮層表面脆性,工件出爐前可進行2~4h的退氮處理。退氮處理時可關閉排氣口,通入少量氨氣,以保持爐內為正壓。
⑥. 滲氮過程完成后停電降溫,工件隨爐冷至200~150℃再出爐。
2Cr13 馬氏體不銹鋼二段滲氮工藝之一見圖7-5。
六、滲氮件質量檢查
①. 外觀檢查
表面不應有裂紋、剝離或肉眼可見疏松。表面顏色最好為銀灰色,在保證滲層硬度、深度的條件下,也允許表面呈淡藍色(出爐溫度偏高所致)。
②. 表面便度。
按GB/T 4340.1《金屬維氏硬度試驗第一部分:試驗方法》規定進行表面便度檢須層表面硬度應到技術要求,并日,同一件或同批件的硬度允許差應符合表 7-7 的規定。
③. 滲氮層深度。
按GB/T 11354《鋼鐵零件滲氮層深度測定和金相組織檢驗》的規定檢查滲氮層深度,應達到技術要求。并且,同一件或同批件滲氮層深度允許偏差應不大于表7-8的規定。
④. 如有要求,對滲氮層脆性或疏松的檢查也技GB/T11354規定進行,且應符合技術要求。