氮化处理的缺陷及原因分析

氮化处理的缺陷及原因分析

一、引言

模具进行氮化处理可显著提高模具表面的硬度、耐磨性、抗咬合性、抗腐蚀性能和抗疲劳性能。由于渗氮温度较低，一般在500-650℃范围内进行，渗氮时模具芯部没有发生相变，因此模具渗氮后变形较小。一般热作模具钢(凡回火温度在550-650℃的合金工具钢)都可以在淬火、回火后在低于回火温度的温度区内进行渗氮；一般碳钢和低合金钢在制作塑料模时也可在调质后的回火温度下渗氮；一些特殊要求的冷作模具钢也可在氮化后再进行淬火、回火热处理。实践证明，经氮化处理后的模具使用寿命显著提高，因此模具氮化处理已经在生产中得到广泛应用。但是，由于工艺不正确或操作不当，往往造成模具渗氮硬度低、深度浅、硬度不均匀、表面有氧化色、渗氮层不致密、表面出现网状和针状氮化物等缺陷，严重影响了模具使用寿命。因此研究模具渗氮层缺陷、分析其产生的原因、探讨减少和防止渗氮缺陷产生的工艺措施，对提高模具的产品质量，延长使用寿命具有十分重要的意义。

二、模具渗氮层硬度偏低

模具渗氮表层硬度偏低将会降低模具的耐磨性能，大大减少渗氮模具的使用寿命。

模具渗氮层硬度偏低的原因

(1)渗氮模具表层含氮量低。这是由于渗氮时炉温偏高或者在渗氮第一阶段的氨分解率过高，即炉内氮气氛过低。

(2)模具预先热处理后基体硬度太低。

(3)渗氮炉密封不良、漏气或初用新的渗氮罐。

预防措施：适当降低渗氮温度，对控温仪表要经常校正，保持适当的渗氮温度。模具装炉后应缓慢加热，在渗氮第一阶段应适当降低氨分解率。渗氮炉要密封，对漏气的马弗罐应及时更换。新渗氮罐要进行预渗氮，使炉内氨分解率达到平稳。对因渗氮层含氮量较低的模具可进行一次补充渗氮，其渗氮工艺为：渗氮温度520℃ ，渗氮时间8～10h，氨分解率控制在20％-30％。在模具预先热处理时要适当降低淬火后的回火温度，提高模具的基体硬度。

三、模具渗氮层浅

模具渗氮层浅将会缩短模具硬化层耐磨寿命。

模具渗氮层偏浅的原因：

(1)模具渗氮时间太短、渗氮温度偏低、渗氮炉有效加热区的温度分布不均匀、渗氮过程第一阶段氮浓度控制不当(氨分解率过高或过低)等。

(2)模具装炉前未清除掉油污及装炉量过多、模具间距太近。

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