模具氮化热处理的气体氮化方法

气体渗氮用于生产已有半个世纪，技术相对成熟。青岛热处理指材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。常用的介质是氨气。当氨在400~500℃的氮化温度下与铁接触时，氮原子分解并溶解在铁中。也可以生成氮分子和氢分子，化学表达式如下:

2NH33H2+2N

2NH33H2+N2

气体渗氮可根据不同零件的形状、大小等选用RJJ系列井式电炉、RJX系列采用箱式实验电炉及钟罩式电炉。

渗氮温度、渗氮时间和氨分解速率是气体渗氮过程的三个重要参数。 它们对渗氮速度、渗氮深度、硬度、硬度梯度和脆性有很大影响。

氮化温度的升高会促进氮原子的扩散，所以随着温度的升高，氮化层的深度会增加，而氮化层的硬度会降低，这是因为随着温度的升高，高硬度细粒氮化物的产量会增加。在480 ~ 530 °C 渗氮时，渗层的硬度很高。

随着时间的延长，渗层深度加深，但由于氮化物的团聚和长大，渗层硬度下降，尤其是温度较高时。

氨分解率会影响钢件表面的吸氮能力，对渗层深度和硬度方面也有一定影响。当氨分解率低时(10%~40%)，分解出的活性氮原子多被钢件表面进行吸收。当分解率超过70%时，由于学习气氛中大量的氢和氮的分子滞留在一个工件材料表面，阻碍了氮原子的吸收，因而使渗氮量下降。

(2)典型渗氮工艺

1）一次渗氮法：一次渗氮法又称单程渗氮法、等温渗氮法。 氮化温度为480～530 ℃。

2)两段氮化: 两段氮化法是在较低温度(一般为490 ~ 530 °C)下对模具进行一段时间的氮化，然后将氮化温度提高到535 ~ 550 °C。在渗氮的第一阶段，在模具表面获得较高的氮浓度，形成含有高弥散度和高硬度氮化物的渗氮层。在第二阶段，加速氮原子在钢中的扩散，以便快速获得一定厚度的氮化层。

两段渗氮是目前生产中常用的渗氮工艺。与一次渗氮相比，渗氮速度更快，渗碳层的脆性更小，但硬度更低。

3)三段渗氮法：三段渗氮法是在二段渗氮法的基础上进行改进的，先将中国模具在490~520℃下渗氮，获得具有高渗氮浓度的表面，然后提高渗氮温度到550~600℃，加速渗氮速度，再将不同温度降低到520~540℃渗氮，提高渗氮层厚度。这种渗氮方法研究不仅能够缩短渗氮时间，而且我们可以得到保证渗氮层的高硬度。

氨渗氮法氨渗氮法是将处理好的零件放入渗氮箱，再放入炉内，通氨500～550 ℃ 氮化50～100h的渗氮方法。 这是一种低温处理方法，热处理变形小，硬度可达67～69HRC。

对氮化钢：

1)渗氮温度为500 °C，渗氮时间为50h，渗层厚度为0.5 mm。