優(yōu)點(diǎn)
良好的表面性能
高硬度和耐磨性:軟氮化處理后,工件表面會(huì)形成一層化合物層,主要由氮化鐵(Fe?N、Fe?N 等)和碳氮化鐵(Fe?(C,N)等)組成。這些化合物硬度較高,能顯著提高工件表面的耐磨性。例如,在金屬成型模具中,經(jīng)過軟氮化處理的模具表面硬度可比未經(jīng)處理的提高 2 - 3 倍,在沖壓或壓鑄過程中,有效減少了因摩擦而產(chǎn)生的磨損,大大延長(zhǎng)了模具的使用壽命。
抗咬合性出色:在高速、重載等極端摩擦條件下,軟氮化后的工件表面能有效防止金屬之間的咬合。這是因?yàn)闈B層降低了表面的摩擦系數(shù),并且在摩擦過程中,滲層能夠承受一定的壓力和剪切力,避免金屬直接接觸和粘連。比如在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的某些運(yùn)動(dòng)部件中,軟氮化處理后的部件在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),減少了相互摩擦的部件之間因高溫、高壓而出現(xiàn)咬合的情況。
抗蝕性增強(qiáng):滲層中的氮化物和碳化物在工件表面形成一層致密的保護(hù)膜。這層保護(hù)膜能夠阻止外界介質(zhì)(如空氣、水和腐蝕性氣體等)對(duì)工件的腐蝕。例如,在一些戶外機(jī)械裝置的零部件上應(yīng)用軟氮化處理后,其抗腐蝕能力明顯提高,在潮濕和有腐蝕性環(huán)境下的使用壽命顯著延長(zhǎng)。
變形小:軟氮化處理溫度相對(duì)較低,一般在 500 - 600℃左右。與其他高溫?zé)崽幚砉に嚕ㄈ鐫B碳淬火)相比,這個(gè)溫度范圍對(duì)工件的熱影響較小,所以工件的變形程度也較小。這對(duì)于形狀復(fù)雜、精度要求高的零件(如精密模具和航空航天零部件)非常有利,能夠有效保持工件的尺寸精度和形狀精度。
處理時(shí)間相對(duì)較短:根據(jù)工件要求的滲層深度和性能不同,軟氮化處理的保溫時(shí)間一般在 1 - 5 小時(shí)左右。相比一些傳統(tǒng)的滲碳等熱處理工藝,其處理時(shí)間較短。例如,在達(dá)到相同的表面硬度和一定滲層深度要求時(shí),軟氮化可能只需要滲碳工藝一半的時(shí)間,這有助于提高生產(chǎn)效率。
適用范圍廣:軟氮化熱處理可以應(yīng)用于多種金屬材料,包括各種鋼材(如碳鋼、合金鋼、模具鋼)以及部分有色金屬。在不同的工業(yè)領(lǐng)域,如機(jī)械制造、汽車工業(yè)、模具制造等行業(yè)中的各種零件(如齒輪、軸、模具等)都能通過軟氮化處理來提高其性能。
缺點(diǎn)
滲層深度有限:軟氮化形成的滲層深度相對(duì)較淺,通?;衔飳雍穸仍趲孜⒚椎綆资⒚字g,擴(kuò)散層深度也有限。對(duì)于一些需要承受較大磨損、要求厚滲層的重載工件,可能無法完全滿足要求。例如,在一些大型礦山機(jī)械的關(guān)鍵磨損部件中,軟氮化的滲層深度可能不足以抵抗長(zhǎng)時(shí)間的劇烈磨損。
工藝控制要求高:軟氮化熱處理對(duì)工藝參數(shù)(如溫度、氣體流量、時(shí)間等)的控制要求較為嚴(yán)格。如果工藝參數(shù)控制不當(dāng),可能會(huì)導(dǎo)致滲層質(zhì)量不佳,如滲層不均勻、硬度不符合要求、表面出現(xiàn)疏松等問題。例如,氣體流量過大或過小都會(huì)影響活性原子的供應(yīng),進(jìn)而影響滲層的形成和質(zhì)量。
設(shè)備成本和維護(hù)費(fèi)用較高:軟氮化處理需要專門的熱處理設(shè)備,如能夠精確控制溫度、氣體流量的氮化爐等。這些設(shè)備的購買成本較高,并且設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)也比較復(fù)雜,需要專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行操作和維修,這增加了生產(chǎn)成本和技術(shù)難度。
環(huán)保問題:在軟氮化過程中,尤其是采用一些含有毒有害氣體(如氨氣)的工藝時(shí),可能會(huì)產(chǎn)生廢氣污染。這些廢氣如果不經(jīng)過有效的處理直接排放,會(huì)對(duì)環(huán)境和操作人員的健康造成危害。因此,需要配備完善的廢氣處理系統(tǒng),這也增加了生產(chǎn)成本和工藝的復(fù)雜性。