无缝钢管渗氮处理的基本原理和工艺特点

无缝钢管渗氮处理的基本原理和工艺特点

无缝钢管渗氮处理的基本原理和工艺特点

根据无缝钢管渗氮处理的基本原理和工艺特点，其工艺参数有渗氮湄 度、渗氮时间和氨的分解率等，归纳其要点如下。

【1】渗氮温度

渗氮温度在500°C时，具有最高的表面硬度，超过该温度则杉出现硬度的降低，其原因在于500°C以下氮化物的聚集不显著，菸散度大的缘故。同时考虑到氮化温度与硬度、氮化层深度、无缝钢管变形量等众多因素的关系，通常将氮化温度控制在480〜560°C 渗氮与硬度的关系见图8-2。

【2】渗氮时间

渗氮一定时间后，表面硬度达到最大值，延长时间后硬度稍芊下降，如渗氮温度越高则达到最大值的时间越短，硬度値就越低; K化层的深度随时间的延长而增加。图8-3为38CrMoAl氮化钢氣 ft层硬度、深度与温度、时间的关系。

图8 3 38CrMoAl无缝钢管氮化层硬度、深度与温度、时间的关系

【3】氨的分解率

氨的分解率是氨分解产生的氢和氮占炉气体积的百分比，分解高则炉内氢浓度高，使氮原子处于停顿状态，即阻止氮原子的渗入；反之分解率低则造成与无缝钢管表面接触的活性氮原子数量减少，$ 气又使脆性增加。分解率与炉内压力、氨的流量、无缝钢管表面的状2 以及有无催化剂等因素有关，因此分解率应控制在一个最适当的S 围内，.一般而言氨的分解率控制在18%〜45%左右，具体参见导 8~11。氨分解率的大小可以通过氨流量以及炉内压力的高低>1 调节。

表8-U 氮化温度与氨的分解率的最佳关系

抵化温度/X：    500    510    525    540    560
分解率/%    15 〜25    20 〜30    25 〜35    35 〜-15    45 〜60
根据渗氮层深度和硬度的要求可以进行一段、二段或三段渗_ 处理，同时要根据无缝钢管的材质与技术要求来加以合理的选择，要if 行综合的分析并结合其工作的条件，不要顾此失彼，要明确的是化无缝钢管的预备热处理是调质处理。

三种渗氮工艺有各自的特点，等温氮化（或称为一段氮化）斥 的表面硬度高约HV1000〜1200,变形小，脆性低，工艺简单，抵作方便，但工艺周期长，成本高，渗层浅，多用于氮化层浅、尺、J 精密、硬度髙的无缝钢管；二段渗氮与等温氮化相比，表面硬度稍介 (HV850〜1000)，变形略有增大，但渗速快，多用于氮化层较深 批量较大的无缝钢管；三段氮化渗速快，但硬度、脆性、变形等方面％ 比等温氮化效果差。因此对于无缝钢管零件需要进行氮化处理时，要书 据无缝钢管的技术要求、工作特点、生产效率、制造成本等几个方面if 行综合评定后才能确定最佳的氮化工艺。

需要说明的是对于碳钢和铸铁无缝钢管，为了提高工件的抗蚀能:i 而进行的渗氮称为抗蚀氮化，其渗氮层深度在0.02〜0.04mm，珠面形成一层薄而致密的白色氮化层（e相在0.015〜O.OOOmm). J 有化学稳定性高的特点，在潮湿空气、过热蒸汽、海水、气体燃觉 产物以及弱碱溶液中具有不同的抗腐蚀性，进行抗蚀氮化的无缝钢管琴进行正火或调质处理。采用抗蚀氮化可代替镀镍、镀锌、发蓝、碌化以及其他表面处理方法，有时甚至能代替合金钢和不锈钢等。货工艺的工艺温度在550〜650°C左右，时间为1〜3h,氨分解率在45%〜70%。