氮化工艺技术的新进展

氮化工艺具有处理温度低，工艺周期长的特点，经过氮化处理的零件硬化层浅,表面硬度高，主要应用于承受载荷较低的零件。由于工艺技术的特点和获得性能不足，尤其对于不锈钢零件的处理，表面稳定的氧化膜问题使工艺的实施增加许多麻烦等。近年来，为了进一步扩展改善氮化工艺技术，使性能得到进一步提高，热处理工作者不断努力探索使氮化技术逐步向前推进，不断有新的突破，获得可喜成果。

本文收集总结一些氮化工艺技术亮点或突破，供给同行供参考。其主要目的：提供方法，拓宽改变思路，借鉴成果，以促进氮化工艺技术的提升和发展。

1.不锈钢的氮化

众所周知，对于不锈钢由于表面存在的稳定氧化膜问题，会阻止氮原子的渗入。在实施氮化前必须首先清除或活化氧化膜。传统的做法是：磷化、喷砂、酸洗或向炉内通入(添加)氯氟及硫磺系列的活化剂,去除或破坏保护膜使其表面活化,以有利于氮的渗入。然而,活化剂不仅对零件表面均有不同程度的损伤，而且对炉衬、加热元件和测试装置均有一定的伤害。

为了解决不锈钢的氮化问题，有人对于奥氏体不锈钢氮化进行研究，在氮化前预先在真空渗碳炉中对不锈钢进行浅层渗碳处理，通过真空渗碳处理使碳与Cr元素结合，以去除稳定的保护膜，这样就不用担心保护膜的阻挡作用，可以采用通常的气体氮化炉直接实施表面硬化。结果表明，氮化效果良好，表面硬度可以达到1000HV0.1,其耐磨性也与常规氮化相当。此工艺技术实际是一种复合化学热处理，虽然解决了氮化问题，但是由于前期实施的渗碳温度较高，热处理变形相对增加，实际应用应该慎重考虑。

传统磷化作为不锈钢的氮化前处理也有所应用，但由于存在一定问题，实际应用受到限制。为了解决AISI420不锈钢的直接氮化问题，作者对磷化处理剂进行筛选优化试验，采用LD-2311不锈钢专用磷化剂，选择90～100℃，10～15min处理方案,作为氮化的前处理进行生产性应用。结果表明，此方法不仅简单、稳定，而且使氮化速度加快，渗层无脆性，表面硬度可以达到1180HV。成功的解决了可控氮化炉不能进行不锈钢氮化的难题。

2.先进热处理设备及检测

为了可靠提升氮化质量和生产效率，降低生产成本，近年来，高性能智能化的专用氮化炉相继推出，并投入生产使用表现良好技术和经济效果。我公司购置使用德国LPSEN和IVA智能化可控氮势氮化炉生产零件质量稳定可靠，其性能高于常规氮化质量，成本明显降低，表现优良的技术和经济效果。该炉型配备了先进可靠的智能化氮化控制系统，可以有效实现对氮势设定或可靠控制，获得不同工艺要求的氮化质量；配备了快冷却装置（IVA真空氮化炉有两种冷却方式可供不同工艺要求选择）实现氮化完成后的快速降温，有效缩短工艺周期，并使表面能够得到较常规氮化更高的硬度；配备了高寿命氢探头（已经使用10年）保证氮势的可靠调节或控制。此外，炉的密闭性达到高标准，在封闭式厂房运行基本嗅不到氨的气味，作到了完全无公害的绿色生产条件。