高速钢直柄钻头的氧氮共渗处理方法及效果分析

氧氮共渗处理是目前国内在高速钢直柄钻头上应用最多的表面强化方法。它是在含氮和氧的气氛中进行的，渗层内部是氮的扩散层，外层为氧化膜。渗氮层具有较高的耐磨性，氧化膜主要起防锈作用，对提高切削性能也有一定的好处。

高速钢直柄钻头氧氮共渗渗层的深度应为15～45μm，表面硬度为900～1150HV，氧化膜的厚度为1～5μm。氧氮共渗一般可以提高高速钢直柄钻头寿命50%～100%。

氧氮共渗根据原料不同可以分为很多种，国内应用较多的是氨水汽化法和氨气与水蒸气混合法。

1.氨水汽化法

以25%（质量分数）左右的氨水滴入渗氮炉中分解。以45kW电炉为例，其工艺方法为：工件于350℃入炉，以140～160滴/min的速度滴入氨水，排气30min左右。升温到540～560℃以后，以200滴/min（800～1000mL/h）的速度滴入氨水，保温90～120min。出炉后空冷，浸油。该法的特点是设备简单，投资少。缺点是氮的浓度不好控制，氨水的来源及浓度不稳定，影响渗层质量的稳定性。(www.xing528.com)

2.氨气与水蒸气混合法

由液氨汽化形成的氨气和锅炉水蒸气混合，通过过热炉使混合气的温度升到250℃以上，然后通入氧氮共渗炉中。通过控制氨气和水蒸气的比例可以控制渗层中氮的浓度。通常氨气和水蒸气的体积比为1∶1。氧氮共渗的温度为540～560℃，保温时间根据装炉量的不同，通常为1.5～3h。该法的优点是可以在较大范围内调节氮的浓度，缺点是质量不容易控制稳定，管道设备较复杂，设备投资较大。

本书作者曾对氧氮共渗对钻头寿命的影响，以及氧氮共渗渗层的硬度和深度对钻头寿命的影响进行过专门试验。试验采用W6Mo5Cr4V2高速钢钻头，钻削经调质处理的40Cr钢（硬度为212～216HBW），每组试验钻头为10支。试验结果如图4-3所示，未进行氧氮共渗的钻头平均钻22个孔，正常氧氮共渗钻头平均钻39.1个孔，与未处理的钻头相比，氧氮共渗可以提高钻头寿命78%。渗层深度正常，硬度过高的钻头平均钻29.4个孔，比正常氧氮共渗降低24.8%。硬度正常，渗层过深的钻头平均钻29.8个孔，比正常氧氮共渗降低23.8%。此外在3组和4组中都有1支钻头发生严重崩刃现象。

钻头寿命试验结果认为，氧氮共渗的渗层硬度和渗层深度都应该控制在一定的范围之内，建议氧氮共渗钻头的渗层深度控制在15～45μm，硬度控制在900～1100HV。