軟氮化處理 專用HD諧波減速機SHG-40-160-2UH為了縮短氮化周期,并使氮化工藝不受鋼種的限制,近年來在原氮化工藝基礎上發展了軟氮化和離子氮化兩種新氮化工藝。軟氮化實質上是以滲氮為主的低溫氮碳共滲,鋼的氮原子滲入的同時,還有少量的碳原子滲入,處理的結果與一般氣體氮化相比,滲層硬度較氮化低,脆性較小,故稱為軟氮化。

軟氮化方法有:氣體軟氮化、液體軟氮化及固體軟氮化3大類。國內生產中應用最廣泛的是氣體軟氮化。氣體軟氮化是在含有活性氮、碳原子的氣氛中進行低溫氮、碳共滲,常用的共滲介質有尿素、甲酰胺、氨氣和三乙醇胺,它們在軟氮化溫度下發生熱分解反應,產生活性氮、碳原子。 活性氮、碳原子被工件表面吸收,通過擴散滲入工件表層,從而獲得以氮為主的氮碳共滲層。氣體軟氮化溫度常在560~570 ℃,因為該溫度下氮化層硬度值。氮化時間常為2~3 h,因為超過3 h,隨時間延長,氮化層深度增加很慢。軟氮化層組織:鋼經軟氮化后,表面最外層可獲得幾微米至幾十微米的白亮層,由 ε相、γ`相和含氮的滲碳體Fe3( C, N)所組成,次層為擴散層,主要由 γ`相和 ε相組成。軟氮化具有以下特點:

( 1)處理溫度低,時間短,工件變形小;

( 2)不受鋼種限制,碳鋼、低合金鋼、工模具鋼、不銹鋼、鑄鐵及鐵基粉未冶金材料均可進行處理;

( 3)工件經軟氮化后的表面硬度與氮化工藝及材料有關;

( 4)能顯著地提高工件的疲勞強度、耐磨性和耐腐蝕性,在干摩擦條件下還具有抗擦傷和抗咬合等性能;

( 5)由于不存在脆性 ξ相,故氮化層硬而具有一定的韌性,不容易剝落。

軟氮化巳廣泛應用于模具、量具、刀具(如:高速鋼刀具)等、曲軸、齒輪、氣缸套、機械結構件等耐磨工件的處理。

軟氮化處理 專用HD諧波減速機SHG-40-160-2UH在工件表面同時深入氮、碳元素，且以滲氮為主的工藝方法， 就是在 Fe-N 系的共析溫度以下530 ~ 570 ℃，進行氮碳共滲的過程，俗稱軟氮化。其共滲機理與滲氮相似，隨著處理時間的延長，表面氮濃度不斷的增加，發生反應擴散，形成白亮層及擴散層。氮碳共滲使用的介質必須能在工藝溫度下分解出活性 N、C 原子。軟氮化的過程與其他化學熱處理如滲碳和氮化法一樣，可分為三個階段 :

(1)軟氮化介質的分解，產生活性碳原子和活性氮原子。

(2)分解出來的活性碳、氮原子被鋼鐵表層吸收，并且達到飽和狀態。

(3)鋼的表面層飽和的氮向內層深處擴散。已經發展提出并且已經實現的軟氮化的方法有很多 :

(1)氰鹽鹽浴的化學反應

使用氰化鹽為主要原料，通入空氣或者氧氣，氧化成一定濃度的氰酸鹽進行軟氮化反應 :2NaCHO + O2→ 2NaCNO2NaCNO+O2→ Na2CO3+CO+2[N]其中 CO 繼續分解 :2CO → [C] + CO2

(2)尿素 + 碳酸鹽軟氮化的化學反應 :2(NH2)2CO+Na2CO3→ 2NaCHO+2NH3+CO2+H2O2NH3→ 2N+3H22CO → [C] + CO2

(3)吸熱型氣氛 + 氨的化學反應 :2NH3→ 2N+3H22CO → [C] + CO2國外用吸熱式的氣氛比較多。

(4)甲酰胺熱分解的化學反應 :甲酰胺在 400 ~ 700 ℃溫度范圍內，按下列反應進行 :HCONH2→ NH3+COHCONH2→ H2O + HCN2NH3→ 2N+3H22HCN → 2[N] + H2+ 2[C]2CO → C+CO2

(5)尿素熱分解的化學反應 :將尿素加熱到熔點 127 ℃時，即分解，在不同的溫度范圍，其分解的產物也不同。在 500 ℃以上的爐膛內，尿素熱分解反應比較完全，其反應 :CO(NH2)2→ CO+2H2+2[N]2CO → CO2+ [C]

綜合上訴所有的反應式來看，盡管使用的軟氮化介質不同，反應的結果都產生活性碳原子和活性氮原子，從而達到軟氮化的目的。

在欲達到相同滲層深度的情況下，普通軟氮化需要9 h，稀土軟氮化只需6 h，稀土可以提高軟氮化滲速30%~ 35%，顯示出優異的催滲作用;稀土提高了滲速，增加了成彌散分布的氮碳化合物的數量，加之稀土的固溶強化作用，可使滲層的硬度顯著提高。稀土的催滲作用可以歸納為3個方面:

1)稀土能使鋼表面的氧化鐵還原,從而活化鋼表面。

2)稀土元素具有特殊的4f電子殼層結構,且電負性較小,因而具有很高的化學活性,對氫有極強的親和力,對氮的親和力則較弱,可促進氮氫鍵和碳氫鍵的斷裂而生成活性氮、碳原子。

3)稀土元素的原子半徑約是鐵原子半徑的1.5倍,由于稀土元素與非金屬之間的極化作用,導致其原子半徑變為與鐵原子半徑相似,這使稀土元素的滲入變為可能。滲入鋼表面的稀土元素將優先占據晶界位置和晶內缺陷處,使鋼表層產生畸變區,降低體系的能量,加快氮、碳原子的擴散。

多元共滲是2種或2種以上的元素在同一道工序中滲入金屬或合金表面,目的是為了獲得比單元滲更好的綜合性能。軟氮化由于析出的碳化物為氮原子的滲入提供了"異質形核"的條件,有利于氮原子的吸附,因此加快了氮化速度。多元共滲在材料表面形成多種化合物,能起到彌散強化的作用,有些元素能夠使晶格發生畸變,提供更多的擴散通道,加快滲氮速度,使材料表面硬度、耐磨性和耐腐蝕性得到較大的提高。