新浪博客

4559-软氮化为什么会得到这样的白亮层形态

2015-12-07 12:53阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1732474030

软氮化为什么会得到这样的白亮层形态
------小细节，大发现！


看完，aaron01，的帖子：为什么会得到这样的白亮层形态[1]，基本上可以得出一个结论：正常工艺下，脉状组织与工件的表面粗糙程度，紧密相关。


[1] http://www.rclhome.com/forum.php?mod=viewthread&tid=11392 为什么会得到这样的白亮层形态 aaron01 发表于 2014-4-21 17:03:08

帮一新客户开发一个软氮化产品，做完看了这个金相，真的把我惊到了，做氮化和软氮化也做那么久了，从来没有看到过如此笔直的白亮层形态，这个现象背后的原因是什么呢？

4559-软氮化为什么会得到这样的白亮层形态


42CrMo材料，气氛是常规的50:45:5的气氛比例，我们软氮化基本都用这个。以前做了很多35CrMo,42CrMo的材料，从来没有发现这么漂亮的白亮层。
我也纳闷，扩散层几乎看不到氮化物，以前为了这个如何控制扩散层氮化物问题没少费功夫，一直都没有一个减少脉状氮化物的有效措施，这回可算是无心插柳了，所以很想把原因刨个水落石出。

脉状组织与材料本身和工艺时间有关，如果时间较短，脉状组织是不明显的。

一楼的材料是42CrMo的，我前面似乎已经说过了。

看看同炉生产的另外一个零件，材料是35CrMo的，老孤，在扩散层的氮化物方面，是否一楼的那个要好很多？


4559-软氮化为什么会得到这样的白亮层形态
35CrMo FNC

不怕不识货，就怕货比货，当然是一楼的要好得多。

这两个原始组织是否一致？氮化工艺时间有多大差异？

原始组织看过渡层就可以了，都是调质组织，而且我觉得调质都做得很好，几乎没有差别！

我把这两幅图片贴在一起了，二者调质金相你就看出来了

4559-软氮化为什么会得到这样的白亮层形态

看起来还是有差别的，有一些细节我们没有注意到。两种材料的心部组织，除了你说的，还有一个明显的差别，碳化物的析出上是有差异的，A件（42CrMo）的碳化物析出较充分，有球状特征的碳化物出现了，估计是用的回火温度较高。

脉状组织是由于渗氮温度波动导致γ/相沿奥氏体晶界析出的结果，就目前的渗氮工艺而言，出现轻度的脉状组织是难免的，但不允许有粗达而又连接成网络状的氮化物，特别要防止出现块状或针状氮化物。
网状氮化物产生的主要原因是渗氮温度过高，调质淬火过热，晶粒太粗，氮化物沿晶界延伸，从而使表面脆性增加，耐磨性和疲劳强度下降。
针状氮化物形成的主要原因是渗氮前表面存在大块游离铁素体，铁素体增加了工件的吸氮能力，氮元素富集，氮化物沿一定晶面呈针状析出。因此，必须严格执行调质工艺规程，防止表面脱碳产生铁素体，防止调质淬火欠热残留铁素体，防止淬火冷却不当而出现上贝氏体组织中的铁素体片。

从30#楼的组织对比基本上可以看出一些端倪：你这两个产品（试样）的差异应该主要在调质上

表面硬度检测结果，A零件的硬度并没有想象中的高，在600HV1左右，而B零件的表面硬度反而更高，在680HV1左右。

我不认为B零件的铁素体含量很多，这个白色的未必是铁素体。另外，大家做软氮化的零件，难道以前的调质都有问题？否则的话，怎么这样笔直的白亮层会是很稀罕少见的呢？

这里有两幅老前辈做的A3钢复合共渗白亮层边界，比你的稍有逊色
A3钢复合共渗01
4559-软氮化为什么会得到这样的白亮层形态
A3钢复合共渗02
4559-软氮化为什么会得到这样的白亮层形态


其实让我纠结的是为什么白亮层底部会那么平直，而不是疏松什么的其他问题，这个现象很奇怪，以前我没遇到过，只是隐隐约约有点怀疑的地方，不一定成熟。

今天打电话给客户，了解到这个零件客户是预磨的，莫非和沈工那个45钢淬火有共性地方了？是零件表面粗糙度的影响？

老孤，这几句话，我认为并不一定能解释扩散层里氮化物的形成机理。
扩散层的氮浓度是远超材料溶氮极限的，也就是说，析出氮化物是必然的，就是一个析出氮化物的形态问题，是聚集长大的？还是弥散分布的形态？这取决于什么呢？
个人认为，对前两种氮化物形态而言，取决于原材料在晶界上的合金元素聚集程度。众所周知，铬等强碳化物形成元素容易在晶界上偏聚，这个才是所谓脉状氮化物，网状氮化物的形成原因，搞清楚这个问题，那么解决的手段自然也呼之欲出了。

这是教科书上来的，不是老孤杜撰的。是否正确？也许有争议，但我认为有一定道理，实际上我们都可以做专门的试验进行验证。

条状氮化物那是铁素体基体的材料（低碳钢）才特有的东西。这个案例，我们讨论的是合金钢的脉状氮化物问题，我认为差别还是蛮大的。一个是沿晶组织，一个是晶内组织，恐怕不一定套得上。很显著的差别是低碳钢没有铬、钼等活泼合金元素，而CrMo钢在晶界上的合金元素聚集现象，或许才是问题核心所在。

今天给我在45钢的其他零件上重复出这个超级白亮层来了，吼吼！
45钢材料软氮化，同一个零件的两个面：

4559-软氮化为什么会得到这样的白亮层形态

A平面-1000X-1
4559-软氮化为什么会得到这样的白亮层形态
B-1000X-2

是软氮化吗？表面硬度在什么范围？基体中的那些较多的条状和块状的白色聚集物是什么？

QQ截图20140425152423

4559-软氮化为什么会得到这样的白亮层形态

1000倍放太大，视野小了。看这个400X的：

4559-软氮化为什么会得到这样的白亮层形态

A平面-400X-1
4559-软氮化为什么会得到这样的白亮层形态
B平面-400X-1

白色块状东西是回火马氏体，沿晶析出的是铁素体。

这是一个验证试验，同一个零件：A面粗车，B面精车，两个面的粗糙度不一样。尽管是精车，还是比不上我客户的预磨啊。

看来这个白亮层边界与表面光洁度有关？

不仅仅是表面粗糙度，还有加工方式也影响，加工方式不同粗糙度可以一样，但是效果也不同。比如磨和车，两种工艺，得到一样的粗糙度，但是纹理是不一样的。

用了近一个半小时，反反复复的学习了这个帖子。
在这个帖子上，展出非常漂亮（平直、均匀）的软氮化白亮层；又看到严工与杨工的对话，两位都是有丰富的渗氮和氮碳共渗实践经验的专家，对话显得格外精彩。严工确有发现！看这样的帖子，生动、活拨、实在，比看杂志上的文章更有滋味，比听学术报告更加过瘾！建议设为之家的精华。
帖子中还牵出了脉状组织生成原因与可控制问题方面的启示。还有一个令人头痛问题：较厚的白亮层的外层都暗一些（上述金相组织图上也可看到），而且硬度偏低（硬度最高在次表面），其真实的机理究竟是什么，该如何解决？

前辈过奖了，其实氮化和软氮化方面，还是有很多难题的，比如白亮层疏松控制问题，扩散层脉状氮化物控制问题，无白亮层氮化的氮势控制问题等等，大家都在摸索之中，有很多想法都需要实践去验证的。

有扩散层和过渡层吗，白亮层之外的次表层好像和基体组织一样啊？42CrMo这个样品的氮化层深度是多少啊

[2] http://blog.sina.cn/dpool/blog/s/blog_a20e275e01012oel.html?vt=4 氮化质量控制---朱晓红
（2012-05-23 12:31:38）
氮化处理是将氮原子渗入钢铁零件的表面，从而改变钢的表面成分，提高了表面硬度，耐磨、抗蚀性和疲劳强度等性能。氮化处理的主要优点是处理温度比较低，一般为500～570℃之间，因而工件的变形也较小。但氮化处理周期较长，某些钢种在氮化后表面的脆性较大，因而在一定程度上限制了它的使用。
氮化适用于零件要求变形小、耐磨性和表面硬度较高的工件，从减少工时和节能的角度考虑，就不如软氮化和其他一些表面硬化处理了。
氮化时容易产生的质量问题和控制方法如下：
1、组织缺陷及控制
（1） 白亮层
氮化表面形成的ε和γ，等铁的氮化物不易被浸蚀，而呈现白亮层，具有优良的抗腐蚀性能，白亮层容易剥落。白亮层可通过后续的磨削加工去除。
（2） 粗大脉状和网状氮化物
在氮化扩散层中，常会有白色脉状和网状分布的氮化物，一般是随着氮浓度的增高而响应地脉状变粗，甚至变成网状。
氮化时氮沿晶界扩散速度较大，在温度高、液氨中水份含量大，原始组织晶粒粗大，表面粗糙度大以及零件存在尖角等情况下，将促使渗层出现粗大脉状和网状氮化物。这种组织严重影响了氮化质量，降低耐磨性和疲劳强度，使脆性增加，渗层易剥落。因此，氮化时要注意以下问题：
①不允许零件上有尖角，氮化件表面不能太粗糙，尽可能提高零件表面的光洁度；
②氮化件一定要调质处理，使晶粒尽量均匀细小。氮化前进行稳定化回火，以清除切削加工引起的内应力；
③严格控制炉气中的含水量，控制液氨的含水量；

我的更多文章

下载客户端阅读体验更佳

APP专享