气体氮碳共渗工艺对钢件硬度、使用寿命的影响

1.铝型材挤压模具（4Cr5MoSiV1）

4Cr5MoSiV1铝型材挤压模具经盐浴氮碳共渗后，渗层深度为0.08～0.1mm，表面硬度为1100HV0.1，模具可挤压1.9t铝型材。盐浴氮碳共渗工艺为：基盐采用武汉材料保护研究所生产的J-2，CNO-的质量分数控制在32%～36%，共渗温度为570℃，保温时间为2.5～3.5h，出炉空冷。

2.冷作模具（Cr12MoV、W6Mo5Cr4V2等）

拉深模（用于不锈钢薄板拉深）经570℃×1.5h气体氮碳共渗，寿命从淬火+回火状态的1000～2000件提高到30000件；废品率由1%～2%降低至0.2%以下。螺母冲孔模（淬火+回火）原寿命为4000件，采用气体氮渗共渗，获得90μm的共渗层，可加工90000件。

3.汽车减速器内齿圈（45钢）

汽车减速器的精密内齿圈要求氮碳共渗层总深度（包括过渡层）达0.9mm，其中化合物层深度≥20μm。经（585±10）℃共渗7h，共渗层深度、硬度及变形量均达到合格标准。经25000km装车试验，齿圈无拉毛、氧化和早期磨损等异常现象。

4.加压气体氮碳共渗Q195筛片

Q195筛片装入炉内抽真空后充氨气，控制炉压为10～50kPa，氨分解率控制在25%～30%，氨流量保持恒定，在565℃加压气体氮碳共渗4h，降温至480℃出炉空冷。气体氮碳共渗处理后可获得表面硬度为925HV0.05、化合物层深度为20～24μm、扩散层深度为0.50mm的硬化层。渗层的硬度梯度十分平缓。

5.53Cr4Mo3SiMnVAl模具

53Cr4Mo3SiMnVAl钢是一种高强度、高韧性的模具钢，既具有高速钢的强度，又有中碳钢的韧性，应用于负载大且工作条件恶劣的挤压、冷镦、冲压等易崩、易裂、易断的模具。其氮碳共渗工艺为：加热温度为500℃，氨气与煤气的体积比为1∶2，保温时间为4h。渗层深度为0.028mm，表面硬度为1300HV0.1。使用寿命比未处理模具提高了1倍。(www.xing528.com)

6.柴油机45钢齿轮

柴油机45钢齿轮采用“N₂+NH₃+C₂H₅OH+催渗剂”作为共渗剂，进行气体氮碳共渗，其工艺曲线如图7-26所示。该处理工艺分为三个阶段：第Ⅰ阶段称为排气阶段，氮气通量为1500L/h，氨气通量为600L/h，时间约为40min；第Ⅱ阶段为共渗阶段，氨气通量为800L/h，C₂H₅OH或CCl₄滴量为90滴/min，时间约为150min；第Ⅲ阶段称为扩散阶段，氨气通量为600L/h，C₂H₅OH或CCl₄滴量为80滴/min，炉压为1.33～2.66kPa，时间约为50min。45钢齿轮经气体氮碳共渗后，渗层深度为0.27mm，表面硬度为500～650HV0.1，降低了整机噪声，使用寿命提高了45%。

图7-26 45钢齿轮气体氮碳共渗工艺曲线

7.QT600-3球墨铸铁活塞

活塞经920℃×（1～2）h正火处理后硬度为240～299HBW。氮碳共渗工艺采用氨气加甲醇作为共渗剂，还在甲醇中加入一定比例的四氯化碳、氯化钛等催渗活化剂制成催渗混合液，氯化物的比例以不腐蚀工件、不堵塞管道为准。该活塞氮碳共渗工艺曲线如图7-27所示。处理工艺分为4个阶段：第Ⅰ阶段称为排气阶段，渗剂混合液滴量为80～100滴/min，氨气通量为100～150L/h，时间约为30min；第Ⅱ阶段为强渗阶段，渗剂混合液滴量为60～65滴/min，氨气通量为400～450L/h，炉压维持在30～40mm油柱（1mm油柱≈8.5Pa）；第Ⅲ阶段称为提温扩散阶段，渗剂混合液滴量为50～55滴/min，氨气通量加大到500～600L/h，炉压提高到50～70mm油柱；第Ⅳ阶段称为降温阶段，停滴渗剂混合液，关闭电源停止加热，氨气通量维护在600L/h，炉压在60mm油柱，降温至500℃以下即可把工件吊出油冷或空冷。氮碳共渗处理后，工件渗层深度为0.11～0.12mm，表面硬度为950～980HV0.1。

图7-27 QT600-3球墨铸铁活塞氮碳共渗工艺曲线