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渗氮淬火|氮化处理工艺要点及氮化层深度NHD无损测量方法

渗氮淬火的工艺原理

  迄今为止的表面淬火硬化工艺的共同点在于,硬质表面层是通过马氏体微结构实现的。但是,如果工件需要尺寸准确,则这种马氏体转变可能会成为问题,因为微观结构的转变通常会导致淬火硬化变形。形成的片状硬化层也可能需要重新加工。在这种情况下,渗氮淬火/氮化物硬化(简称“氮化”)可以提供一种补救措施,而无需任何微观结构的转变。因此,通过微结构转变,氮化不是一种经典的表面硬化方法。
  氮化不是基于马氏体的形成,而是基于部件表面上坚硬而耐磨的氮化物的形成!
  在渗氮过程中,合金钢会暴露在约500°C的含氮环境中。氮原子扩散到钢的表面,并与现有的合金元素(如铝,铬,钼,钒和钛)结合在一起,形成坚硬且耐磨的氮化物。
钢的氮化处理工艺原理图图:渗氮钢的渗氮
  渗氮需要含有氮化物形成合金元素的特殊钢,即所谓的渗氮钢(例如34CrAlMo5)。在表面上形成的氮化物也会导致材料应力。然而,这些并不代表任何弱点,而是由于所产生的残余压缩应力而将组件的疲劳强度提高了一定程度!氮化物层还提高了耐腐蚀性。
  表面渗氮淬火/氮化热处理特别用于改善动态受压部件的疲劳强度!

  尽管由于形成了氮化物而使表面硬度大大提高,但由于仅在表面上形成了氮化物,因此组件核心的性能保持不变。层的厚度为0.1mm至1mm。只有付出非常高的努力才能获得更厚的氮化物层。有时几天的长时间退火会使氮化非常耗时,因此很昂贵。

对氮化物层进行工程设计以实现特定的性能(例如,磨损) 氮化合金组件的金相图,具有均匀的渗氮层,深度约为0.40毫米(0.016英寸),并且沿表面明显有浅白亮层。

如何快速无损检测渗氮淬火质量(NHD氮化层厚度/渗氮层深度、表面硬度、硬度梯度、淬火应力)?

  有效渗氮淬火层硬化深度简称为渗氮层深度,即NHD(Nitriding Hardening Depth),也称为氮化层厚度(Nitrided Layer Depth),在工业质量控制中,借助于硬度压痕测量和金相显微技术,破坏性地进行硬度和渗氮层深度NHD的检测。这些技术很耗时,因此不适合生产线快速处理。为了无损确定渗氮层深度NHD/氮化层厚度,德国Fraunhofer已经开发了3MA微磁无损测量技术。可以使用3MA技术集成的从巴克豪森磁噪声和切线磁场强度等多种无损检测方法的信号得出的测量值来无损测定近表面硬度以及高达3mm的渗氮层深度值NHD。对于所研究的大多数零件和不同的钢成分,这些无损确定的结果均符合各自的工业规格范围要求。

3MA技术用于氮化淬火件的深度和硬度无损检测 用3MA技术来无损检测氮化层深度NHD的波形示例

  如上图所示,上海量博实业有限企业总代理的3MA技术,应用适合于多种铁磁材料和深度达几毫米的近表面微观结构特性表征。各种3MA设备都采用了模块化技术构建,迄今为止,以3MA技术为主体的多种设备已在工业应用中用于实行渗氮层深度NHD、阶梯硬度测试,各向异性测量和残余应力测量,以表征微观结构状态并确定通过表面渗氮淬火/氮化处理工艺产生的微观结构梯度。

  如果您对表面渗氮淬火质量、渗氮层深度NHD、氮化后零件硬度、残余应力等有技术疑问或需要订购,上海量博实业有限企业经验丰富的客户服务团队会在工作时间内为您解答有关大家产品,价格,订购和其他信息的问题。

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