不銹鋼鋼管滲碳的方法有固體滲碳、液體滲碳、氣體滲碳，還有碳氮共滲等不同類型，需要與每種滲碳源相適應(yīng)的設(shè)備和熱處理操作方法。滲碳是通過從不銹鋼管表面的氣氛中吸附活性碳原子，這些碳原子再向鋼的內(nèi)部擴(kuò)散來進(jìn)行的。影響滲碳的主要因素是滲碳?xì)夥盏奶紕�，滲碳溫度以及滲碳時間。用上式估算的是總滲碳層深度。另外，上式設(shè)滲碳表面碳濃度為各滲碳溫度下奧氏體的飽和碳濃度，當(dāng)滲碳表面的碳濃度低于該溫度下奧氏體的飽和濃度時，由上式求出的滲碳深度值就偏小。不銹鋼鋼管滲碳產(chǎn)生的缺陷，與上述主要因素以及滲碳件的鋼種、成分、滲碳后的淬火方法等有關(guān)。
不銹鋼材料氮化層的硬度比滲碳淬火高得多，而且有很好的耐磨性和耐蝕性。如果加熱到200℃以上，滲碳淬火層的硬度會急劇降低，然而，氮化層加熱到氮化溫度，硬度也不下降。當(dāng)前，按日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)采用的氮化用鋼只有SACM-1，然而，加了A1，Cr、Ti、Mo等與氮有強親和力的合金元素的鋼，都能獲得很高的氮化層硬度。適于氮化的鋼，如果按其調(diào)質(zhì)強度分類，如表所列。此外，某些情況下不銹鋼與耐熱鋼也可以作氮化處理。一直沿用到現(xiàn)在的一段氮化和叫做弗洛法的二段氮化，以及利用輝光放電的離子氮化法等，都是用氨氣的氮化方法。氮化是在500℃左右溫度下進(jìn)行的，需要較長的處理時間。由于氮化后不需要淬火，故工件變形很小。但是，有時也因為殘余應(yīng)力與氮化不均等引起意外的變形，或產(chǎn)生氮化所特有的飽和了氮化鐵的自亮層。
從不銹鋼鋼管材料組織成分平衡圖可以看出，鐵素體(α相)只能固溶0.1%以下的氮，因此，鋼在氨氣中加熱時就形成鐵的氮化物。在氮化表面形成的這些氮化物飽和層，作顯微組織觀察時，由于它不受所用侵蝕試劑腐蝕，故呈現(xiàn)為白亮層。白亮層容易剝落，所以，氮化后必須用精加工除去，因此可以把白亮層看做伴隨氮化產(chǎn)生的一種缺陷。用氨氣進(jìn)行氮化，通過分解產(chǎn)生的原子氮被鋼吸附和擴(kuò)散，再和存在于鋼內(nèi)的Al、Cr等結(jié)合形成細(xì)小的化合物，在鐵素體晶粒內(nèi)引起很大畸變而使之硬化。未參與氮化的氮變成惰性分子態(tài)氮從爐中排出。
圖中所示是混合氣氛與不同溫度下處于平衡的Fe-N相的關(guān)系。所以，氨的分解氣和氨氣的混合氣體，即NH3+N2+H2的氮化氣氛，可以獲得具有與氨分壓或者說是氨的分解率相對應(yīng)的氮化鐵表面的氮化層。圖中所示是不銹鋼鋼管在500℃與550℃氮化24小時的情況下，氨的分解率、氮化量以及表面生成相間的關(guān)系。從以上結(jié)果可以看出，不在生成白亮層的氮化條件下，就不能獲得充分的氮化效果。二段氮化法在氮化后期用高分解率的氣氛，僅能促進(jìn)氮在鋼中的擴(kuò)散，試圖減輕白亮層。但需要注意的是，與此同時氮化鐵容易從晶界上成網(wǎng)狀析出，而成為發(fā)生剝落的原因。
去除白亮層的方法，有將工件浸入1加侖水加1磅氰化鈉的水溶液中，在80～90℃加熱約8小時的方法。這種方法不會影響經(jīng)氮化的鋼的疲勞壽命和沖擊韌性。氮化中產(chǎn)生的變形，包括起因子機械加工所產(chǎn)生殘余應(yīng)力引起的變形和氮化處理本身引起的變形。對殘余應(yīng)力，應(yīng)當(dāng)在粗加工后作消除應(yīng)力退火，事前予以消除。氮化本身引起的變形，容易產(chǎn)生在薄壁零件以及形狀對稱性差的零件上。大概可以認(rèn)為，是由于表面機械加工的光潔度不同，和氣體的置換速度發(fā)生波動等原因，使局部的氮化活性增強或減弱所致。據(jù)報導(dǎo)，對直升飛機用齒圈進(jìn)行氮化時，如果用剛玉砂作噴丸硬化作為預(yù)處理，氮化變形大大減小，這暗示了表面活性度的影響txx114.com |
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