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第32卷第6期
热处理技术与装备
Vol. 32.No 6
2011年12月
RECHULI JISHU YU ZHUANGBEI
Dec,2011
工艺研究?
论制动轮的渗氮
黄展进
广东庆市华尔车辆检测设备有限公司,广东学庆526040)
摘要:分析了渗氩对加强制动轮表面硬度的效果,并讨论了渗氩过程中的铁原子和原子结合的
原理。
关键词:渗氩;制动轮;固溶
中图分类号:TG156.8+2文献标识码:A文章编号:1673-4971(2011)06-0011-03
On Nitriding of Brake Wheel
HUANG Zhan-iin
Guangdong Zhaoqing Huaer Vehicle Examination Equipment Co. Ltd. Zhaoqing Guangdong 526040, China)
Abstract In this article the effect of nitriding on surface hardness of brake wheel is analyzed. and the
principle of combining iron atom and nitrigen atom during the nitriding is discussed
Key words: nitriding, brake wheel; solid solution
0引言
并扩散渗人工件表层内,从而改变表层的化学成分
本厂主要生产洗衣机减速器,其中的关键零件·和组织,获得优良的表面性能。
制动轮,是自己进行加工和热处理的,制动轮在洗衣
滲人轮中的氮,一方面由表及里与铁形成不同
机洗涤过程中,制动带对其进行抱死刹车,从而使得含氮量的氮化铁,一方面与钢中的合金元素形成各
与制动轮进行过盈配合的脱水轴不转动,所以制动种合金氮化物,特别是氮化铝、氮化铬;这些氮化物
轮是减速器中受较大磨损的零件。因此,为增加制具有很高的硬度、热稳定性和很高的弥散度,因而可
动轮的耐磨性,提高它的表面硬度就显得非常必要。使渗氮后的钢件得到高的表面硬度、耐磨性、疲劳强
制动轮的制造材料是20钢,其力学性能如下:度、抗咬合性、抗大气和过热蒸汽腐蚀能力、抗回火
抗拉强度o≥410MPa;屈服强度o,=245MPa;伸软化能力,并降低缺口敏感性。在通入氮气的过程
长率83≥25%;断面收缩率ψ≥55%;硬度(未热处中,氮原子和铁原子产生了固溶相,属于间隙固溶
理)≤156HB。渗氮主要是提高硬度,表面硬度要达体。同时通入的乙炔气体中碳原子也和Fe原子发
到350HV或以上,厚度为0.017~0.025mm。
生固溶反应,使得制动轮20钢的表面强度、硬度有
了相当的提高,由热处理前的50HB提高到热处理
渗氮原理
后的350HV,大大提高了轮的耐磨性和硬度。如果
渗氮是一种使氮原子渗人钢铁工件表层内的化在渗氮过程中同时渗人碳以促进氮的扩散,则称为
学热处理工艺。传统的气体渗氮是把工件放入密封氮碳共渗。分解过程方程式如下:
容器中,通以流动的氨气并加热,保温较长时间后
(NH2)C0→CO+2H2+2[N]
氨气热分解産生活性氮原子,不断吸附到工件表面,
2C0→C0O2+[C]
收稿日期:2011-06-16
作者简介:黄展进(1978-),男,工程师,现从事洗衣机减速器开发与质量控制。
联系电话:13144184742;E-mail.af9s0@yeh.net
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第32卷
与气体渗氮相比,渗氮层硬度较低,脆性较小,
气体渗氮一般以提高金属的耐磨性为主要目
故称为软氯化。低温碳氮共滲具有处理温度低,时的,由此获得高的表面硬度,而本厂采用的就是气体
间短(为气体渗氮的1/3或1/4),工件变形小的特渗氮方式。
点。而且不受钢种限制,碳钢、合金钢、铸钢以及粉
本厂采用的气体渗氮是一般渗氮法(即等温渗
末治金材料均可进行低温碳氮共渗,达到提高耐磨氮)。它是在整个滲氮过程中渗氮温度和氨气分解
性、疲劳强庚和耐蚀性的目的。
率保持不变。按照一般做法,温度在480~520℃之
但工件经低温碳氮共渗后一般多采用快冷(碳间,本厂只加热到300℃,就通氨气。工艺规程如
钢工件水冷,合金钢工件油冷),对于变形要求严格下:(1)将制动轮清洗干净后,放在渗氮篮里;(2)入
的工件,应缓慢冷却。中温碳氮共渗,是在炉中滴入炉后把炉盖上好,防漏气;(3)检査无漏气后,通电加
煤油的同时,再向炉中通氮气。在820℃~860℃煤热,通入氨气,减压阀控制在0.2~0.3MPa,流量计
油与氨气除了单独进行前述的滲碳和滲氮反应外,在0.1~0.4mm2/min;(4)排废气,把排气胶管插人
它们相互间还可发生如下化学反映,提供活性碳氮水中。炉温上升到400℃,氨气分解率在80%
原子
90%左右;(5)当炉温升到550~570℃,分解率控制
CH4+NH2→HCN+3H2
在20%-40%,保温8h;(6)最后分解率控制在
CO+NH3→HCN+H20
80%-90%,保温1h,然后降温到300~400℃,开
2HCN→H2+2[C]+2[N]
炉,待工件温度降到200℃以下,用煤油进行冷却。
由于共滲温度较高,它是以渗碳为主的碳氮共
化学反应式:
诊过程。因此处理后要进行猝火和低温回火。共渗
2NH3→3H2+2[H]
层深度一般为0.3~0.8mm。共渗层表面组织由细
片状回火马氏体,适量的粒状碳氮化合物以及少量
的残余奥氏体组成。
与渗碳工艺相比,渗氮温度比较低,因而崎变
小,由於心部硬度较低,渗层也较浅,一般只能满足
承受轻、中等载荷的耐磨、耐疲劳要求,或有一定耐
热、耐腐蚀要求的机器零件,以及各种切削刀具、冷
作和热作模具等。对于减速器的关键零件制动轮,
它是承受中等载荷的零件,所以渗氮无论从成本,还
炉体(盖上盖)搅动电机
氨气输送管
是从效果来说,都是一种很不错的提高硬度的热处
理方法。
图2现场运行的渗氮炉
2 Nitriding fumace in site operation
渗氮有多种方法,常用的是气体渗氮和离子渗
氮
图3氯化后的制动轮
Fig 3 Brake wheel after nitriding
图1钢的滲氮组织扫描电镜照片
Fig, I The micorstructure photo of steel after nitriding
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