圖號(hào):圖1

材料:38CrMoAlA

工藝情況:調(diào)質(zhì)后氣體滲氮(520℃保溫 20h，560℃保溫 34h，緩冷)

浸蝕方法:4%硝酸酒精溶液浸蝕

組織說明:

表面滲氮層至心部組織分布形貌。最表層為白亮層ε相(Fe2-3N)，隨后有白色脈狀合金氮化物，次表面為擴(kuò)散層(至圖中深色區(qū)為止)。基體為含氮索氏體，在0.35mm 處分布有較粗白色脈狀氮化物。圖右側(cè)淺色區(qū)為心部組織，索氏體和少量沿晶分布的白色鐵素體。滲層深度為0.65mm。

滲氮是以原子態(tài)氮(活性原子或高能離子)滲入金屬表面的一種化學(xué)熱處理工藝。活性氮原子(離子)被表面熱金屬吸收并向內(nèi)擴(kuò)散后形成氮化層。具體工藝有氣體滲氮(硬氮化)、氣體氮碳共滲(軟氧化)、離子氮化等。

白亮化合物主要以ε相(Fe_N)及 γ'(Fe N)組成。不同工藝條件下可得到單相化合物或多相化合物。當(dāng)出現(xiàn)ζ相(FeN)時(shí)脆性較大，使用時(shí)應(yīng)去除。圖中 0.35mm處出現(xiàn)的脈狀氮化物是由于滲氮時(shí)中途過熱而造成的。

由于滲氮件的組織特點(diǎn)對性能影響敏感，因此必須對滲氮層深度、脆性、疏松及擴(kuò)散層中氮化物形態(tài)進(jìn)行評(píng)定及控制。

圖號(hào):圖2、圖3

材料:38CrMoAl

工藝情況:材料經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，再作氣體滲氮處理

浸蝕方法:4%硝酸酒精溶液浸蝕

組織說明:

圖2，表面為白亮層ε相，向內(nèi)為擴(kuò)散層，氮化層總深度為0.50~0.55mm，基體組織為珠光體和鐵素體，鐵素體呈帶網(wǎng)狀分布。

圖3，為圖2的高倍形貌，表面白亮層有剝落現(xiàn)象(表面有凹陷)，并且在表面鐵素體中有針狀及脈狀氮化物組織。

經(jīng)顯微維氏硬度測定，近表面氮化層硬度為850~710HV0.3，心部硬度為237~263HV0.3。

結(jié)構(gòu)鋼滲氮前應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，而本試樣未達(dá)調(diào)質(zhì)效果，出現(xiàn)大量白色鐵素體。由于鋼中含碳量增加會(huì)明顯降低氮在鋼中擴(kuò)散速度，故圖2中鐵素體區(qū)域氮濃度明顯高，形成針狀、脈狀氮化物，增加了脆性與不均勻性。

隨著滲氛工藝發(fā)展，現(xiàn)在許多鋼種均可滲氮處理并獲得相應(yīng)效果。

要求耐蝕性的零件，可用任何鋼種(低碳鋼最佳);

要求提高疲勞強(qiáng)度為主的零件，常選用含鉻、鉬、釩等元素的合金鋼;

要求表面具有高硬度和疲勞強(qiáng)度，而心部有足夠強(qiáng)度、韌度的零件，常采用含鋁及其他合金元素較多的鋼材，如38CMoAl，這是常用滲氮鋼，鋁是提高氮化層硬度的主要元素，且穩(wěn)定;鉻、鉬能提氮化層硬度、基體淬透性和強(qiáng)度，鉬還能防止?jié)B氮引起的回火脆性。

圖號(hào):圖4、圖5

材料:38CrMoAlA

工藝情況:氣體滲氮

浸蝕方法:

圖4，4%硝酸酒精溶液浸蝕;

圖5，硫酸銅(2g)、鹽酸(10ml)、酒精(100ml)溶液擦蝕

組織說明:

圖4，最表面白亮層為:相化合物，向內(nèi)有脈狀擴(kuò)散，次表面深色區(qū)為含

氮索氏體，心部為索氏體，擴(kuò)散層與心部界面尚屬清晰，總滲氮層約為 0.50mm。

圖5，與圖4同批試樣另一種試劑擦蝕后形貌，擴(kuò)散層近基體交界一段呈白色，使得交界線非常清晰，滲氮層總深測得為0.50mm。但在這種試劑擦蝕下各鋼種效果不一，如有的鋼種宜用硒酸，有時(shí)還可用真空淬火法(見圖6)，但作為滲層深度仲裁時(shí)，要采用硬度法。

圖號(hào):圖6

材料:38CrMoAlA

工藝情況:氣體滲氮后緩冷，再加熱 780℃，按1.5min/mm 保溫，淬水。

浸蝕方法:4%硝酸酒精溶液浸蝕

組織說明:

真空淬火法測定滲氮層深度的試樣組織形貌。

最表層為化合物層，在滲氮擴(kuò)散層與基體組織交界處出現(xiàn)白色含氮馬氏體帶，硬度相對很高，故棱形維氏硬度壓痕很小。

這種滲氮層深度測定方法很直觀，但表面白亮層和各層組織的形態(tài)均發(fā)生了變化，給組織評(píng)定帶來困難。

滲氮層深度從表面測到白色含氮馬氏體帶近心部一側(cè)為止約為 0.50mm。它與圖4 和圖5的結(jié)果相等。