不銹鋼滲氮的目的是提高表面硬度、耐磨性和抗疲勞性能。各種類型的不銹鋼原則上都可進(jìn)行滲氮處理。


 將工件放在含有活性氮的氣氛中,在一定的溫度和壓力下使氨原子滲入工件表面并向內(nèi)擴(kuò)散,在工件表面一定深度形成具有較高硬度的氮化層,這個(gè)工藝過(guò)程叫滲氮。


 氮化層的組織,可根據(jù)鐵-氮平衡圖來(lái)確定。見圖7-1。從圖可見,隨鐵中的含氮量不同,鐵與氮可形成α、y、γ'、ε、ξ相。


圖 1.jpg


 α相是含氮鐵素體,在滲氮初期形成,α相在室溫含氮量只有0.004%,在590℃時(shí)最大含氨量為0.11%.滲氮開始階段,表層的x未被氮所飽和,隨著氨的不斷滲人,使α達(dá)到飽和的含氨量。氮繼續(xù)向工件內(nèi)部擴(kuò)散,a達(dá)到氮的過(guò)飽和狀態(tài)。


 γ相是含氮奧氏體,只存在于共析溫度(約591℃)以上,硬度約為160HV,在共析溫度,含氮量約為2.35%,最大含氨量可達(dá)到2.89%(約650℃).γ相在共析分解時(shí)的產(chǎn)物為a +γ 。


 γ' 相是一種固溶體(Fe4N),是在滲氮過(guò)程中,當(dāng)α相處于氨的過(guò)飽和狀態(tài)時(shí)發(fā)生的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物,硬度大于550HV。γ' 相脆性不大。


 ε相是近于Fe3N和Fe2N之間的一種固溶體,有的稱為Fe3N。ε相是在滲氨時(shí),當(dāng)γ相達(dá)到氮的過(guò)飽和狀態(tài)時(shí)形成的。ε相脆性稍大,硬度約為260HV。


 ξ相是Fe2N固溶體,其含氮量比ε相更高,脆性更大。在顯微鏡下不易與ε相區(qū)分,所以,也有將其歸于ε相的。


 在不銹鋼滲氮組織中,除Fe4N、Fe3N、Fe2N外,還存在合金氮化物。


表 1.jpg


表7-1是常見不銹鋼中可能存在的氮化物及其結(jié)構(gòu)和基本特性