滲氮，就是將工件放在一定的滲氮劑中加熱和保溫，使?jié)B氮劑中的活性原子氮滲入工件表層，以改變工件表面的化學(xué)成分、組織和性能的熱處理方法。

 

發(fā)展進(jìn)程主要分為以下幾個階段：

 

稀土催滲的快速氣體滲氮

 

在體滲氮過程中加入一種稀土催滲劑，能夠活化工件表面，加快氮原子吸收速度，不但縮短滲氮周期，還能夠在工件表面形成細(xì)小彌散的氮化物，改善滲氮后組織和質(zhì)量。其中，脆性級別、氮化物級別和疏松級別都可控制到1級，并提高表面硬度（比常規(guī)工藝提高30～100HV）。

 

對于一般結(jié)構(gòu)鋼滲層深度要求0.3mm時，采用常規(guī)滲氮工藝保溫時間需要30小時以上，但如果加入稀土催滲劑后，保溫時間僅用14小時，縮短時間53%，節(jié)電40%，省氮氣35%以上，同時少排放廢氣35%，整個滲氮周期縮短32.7%。

 

連續(xù)式氣體軟氮化及發(fā)黑處理

 

傳統(tǒng)的氣體氮化熱處理是在周期式井式爐或者箱式爐中進(jìn)行的。方泰新材的薛教授認(rèn)為：對大型工件，這種設(shè)備及工藝能夠滿足生產(chǎn)需求，但對于中小工件，在這種爐中進(jìn)行氣體氮化就容易出現(xiàn)加熱不均、滲層不均、硬度不均等問題。此外，由于周期式氮化效果不好，每一爐都有誤差，因此，大大增加了操作難度，并且不易保證所有批次工件的質(zhì)量均勻一致。

 

創(chuàng)造性地將中小工件在連續(xù)爐中進(jìn)行氣體氮化，解決了傳統(tǒng)周期式爐中氣體滲氮的諸多缺點，不但大大提高了產(chǎn)品滲氮后的質(zhì)量和熱處理過程的一致性，且由于溫度和時間均可連續(xù)調(diào)整，使操作簡單易行并可成倍提高生產(chǎn)效率。

 

鹽浴氮化及QPQ復(fù)合處理

 

根據(jù)方泰新材料的經(jīng)驗，溫度一般為520～560℃。常用的液體氰化鹽浴通常用中性鹽氯化鈉、氯化鋇、氯化鉀、碳酸鈉等，常用的氰化物鹽有氰化鈉和氰化鉀等，并僅適用于高速鋼工具。另外，還有稱作液體硫氮共滲的鹽浴氮化，配方為氯化鋇30%、氯化鈉20%、氯化鈣50%，另加5%～10%（中性鹽總重量），成粉末狀的硫化亞鐵，其鹽浴含硫量不低于0.2%，再通入一定量的氨氣（NH3），促使鹽浴翻動。工藝參數(shù)是：溫度540℃～560℃，時間90～120分鐘。

 

1.鹽浴氮碳共滲方法

 

國外提出了鹽浴氮碳共滲的方法，包括軟氮化、Tenifer法；Tufftriding、新Tenifer法、Melonizing、Sulfinuz法、Sur-Sulf法等。國外的鹽浴碳氮共滲在含氰化物和氰酸鹽的熔鹽中進(jìn)行，熔鹽中氰酸鹽的熱分解以及其他化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生有擴(kuò)散能力的氮，置于熔鹽中的鐵質(zhì)工件表面和在氣體滲氮時一樣，起催化劑的作用。

 

2.QPQ鹽浴復(fù)合處理技術(shù)

 

中國的QPQ鹽浴復(fù)合處理技術(shù)，是“九五”期間國家級重點推廣項目。QPQ一詞來源于英文Quench-Polish-Quench一詞的字頭縮寫，原意為淬火（快冷）—拋光—淬火（快冷），后有些專家學(xué)者把不加拋光工序的鹽浴復(fù)合處理和增加了拋光工序的QPQ技術(shù)結(jié)合起來，統(tǒng)稱為QPQ鹽浴復(fù)合處理技術(shù)。QPQ鹽浴復(fù)合處理技術(shù)有以下特點：

 

（1）良好的耐磨性、耐疲勞性能。大量生產(chǎn)應(yīng)用及試驗證明，該技術(shù)可以提高工模具壽命2倍以上。嚴(yán)格的滾動和滑動磨損試驗說明，45鋼、40Cr鋼經(jīng)QPQ鹽浴復(fù)合處理后，其耐磨性比高頻淬火高15倍以上，比20鋼滲碳淬火高10倍以上，比鍍硬鉻和離子滲氮高2倍以上。調(diào)質(zhì)的45鋼經(jīng)QPQ鹽浴復(fù)合處理以后疲勞強(qiáng)度提高40%。

 

（2）極好的抗蝕性。45鋼經(jīng)QPQ鹽浴復(fù)合處理以后，在大氣和鹽霧試驗中的抗蝕性比發(fā)黑高70倍以上，比鍍硬鉻高16倍以上，甚至比1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼還高幾倍。

 

（3）極小的變形。QPQ鹽浴復(fù)合處理以后工件的尺寸和形狀幾乎無變化。在最佳工藝狀態(tài)下，工件尺寸的脹縮量僅僅為0.005mm。工件形狀的變化也極小，如可以成功地使（508mm×457mm×1.5mm）2Cr13不銹鋼薄板處理后平面度保證在0.5mm以下。因此，該技術(shù)可以用來解決常規(guī)熱處理方法無法解決的硬化變形難題。

 

（4）大幅度節(jié)能。與常規(guī)熱處理技術(shù)相比，該技術(shù)處理溫度低、保溫時間短，可以大幅度節(jié)能。與滲碳淬火相比，可以節(jié)能50%以上。

 

（5）無公害。該技術(shù)在大量生產(chǎn)條件下，經(jīng)各地環(huán)保部門在生產(chǎn)現(xiàn)場實地檢測，各項環(huán)保指標(biāo)均低于國家環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)允許值。迪高沙公司曾因這項技術(shù)獲德國環(huán)保獎。

 

QPQ鹽浴復(fù)合處理技術(shù)的“復(fù)合”一詞說明它不是一種單一的技術(shù)。“復(fù)合”的概念首先體現(xiàn)在它是滲氮（氮碳共滲）和氧化工序的復(fù)合；在性能上，它是高耐磨性與高抗蝕性的復(fù)合；在工藝上，它是熱處理技術(shù)與防腐技術(shù)的復(fù)合。

 

早在20世紀(jì)70年代，為了改變氣體滲氮時間長、硬度不均等缺點，廣大的工程技術(shù)人員和車間工人投入了大量的精力和時間，研究了在氮化時加入電解鈦而使?jié)B速加快、滲層加深的工藝，當(dāng)時叫做鍍鈦氮化，并在一些產(chǎn)品上進(jìn)行了試用，還對鈦氮化和普通氣體氮化、鹽浴氮化進(jìn)行了對比試驗。

 

實際生產(chǎn)表明，鈦氮化能大大加快滲速，并使工件的硬度大大提高，從而大大提高了鉆頭、刀具、工具、模具的使用壽命。特別對于高速鋼制造的鉆頭和刀具等，既克服了其他氮化造成刀口脆性而降低使用壽命的缺點，又使壽命大大提高。試驗結(jié)果還指出，對于PVD鍍膜的鉆頭，鈦氮化后也能提高壽命14.5倍。

 

方泰新材，專業(yè)生產(chǎn)高性能氮化硅制品。