在零件生产过程中,氮化处理是一道工序,工件氮化后只进行精磨或研磨。
为确保芯部具有良好的综合机械性能,加工应力,减少氮化变形,同时为氮化做好组织准备,工件一般在氮化前进行热处理工艺。
为了获得回火索氏体组织,结构钢氮化前常用的预备热处理是调质处理。
氮化部件的调质处理工艺对氮化质量有很大影响。
例如38CrMoAlA氮化钢,由于含铝的铁素体稳定性高,在加热过程中不易融入马氏体,如果淬火保温时间不够或温度过低,就会使铁素体不能完全融入马氏体,调质后就会出现分散铁素体。
由于氮在铁素体中的扩散速度较快,氮化后会有较高的氮浓度,容易形成针状氮化物,增加氮化层的脆性,容易脱落。因此,分散铁素体不允许出现在调质后的表面,分散铁素体的体积不应超过5%。相反,如果淬火温度过高,淬火后晶体变粗,氮化物优先沿晶体边界延伸,氮化后出现波纹或网状组织,也增加了氮化层的脆性。
基材中渗碳体的散度可以低度决定。
淬火温度过高,基材渗碳体散度降低,氮化件芯部强度和硬度不足,无法支撑硬而脆的氮化层。在外力的影响下,特别是在较大的接触应力的影响下,零件往往会被压碎或脱落,导致过早失效。
淬火温度太低,芯部强度和硬度太高,热处理后很难切割零件。此外,氮化率也会降低。因此,为了调节渗碳体的散度,适当选择回火温度,不仅可以使渗透层和芯部具有良好的性能,还可以获得一定的渗透速度。
由于含有钼和高铝,38CrMoAlA钢在加热过程中脱碳严重,脱碳层会增加氮化层的脆性,降低硬度。因此,38CrMoAlA钢氮化件的调质淬火应在有保护气氛的炉内加热。如有必要,工件应留有较大的加工余量,以确保所有脱碳层在机械加工过程中都能被加工掉。
对于形状复杂、尺寸稳定、变形要求严格的零件,机械加工、精磨后应酌情进行稳定处理,更好地去除机械加工产生的内应力,以保证氮化处理变形量小、组织稳定、稳定处理温度低于调质回火温度,防止基体强度降低;保温时间一般为4~6小时。
不锈钢和耐磨钢在氮化前也应进行特殊的热处理。由于这些钢的原料组织中经常存在带状松动和双晶体,一般晶体较大,影响氮化后的质量。