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文档简介
一、转子组件结构及技术要求转子组件材料为25Cr3MoA钢,如图1所示,零件除T面及柱塞孔外,整体镀锡。渗氮深度0.15~0.35mm,柱塞孔用铜塞隔离,渗氮表面硬度≥600HV,中心硬度24~37HRC,按HB5013—1996Ⅳ-ⅡN检验。图1转子组件结构二、渗氮工艺过程及结果
渗氮处理采用的设备为尼翠斯气体渗氮炉,渗氮处理前依据生产程序软件进行各项参数设置(见表1),在(500±5)℃下保温50min进行强渗,氨分解率为21%,在(530±5)℃下保温800min进行扩散,氨分解率为79%。
表1
渗氮工艺参数
经此程序渗氮后,对渗层及中心进行金相检查时发现存在除索氏体及适量氮化物外,距表面一定距离处存在“黑线”组织(见图2)。
图2
气体渗氮后渗层组织三、分析与讨论一般认为,渗氮产生金相组织不合格的原因主要是气氛氮势过高、渗氮温度过高和渗氮前处理时发生表面脱碳或细化晶粒不够等。从图2金相组织可以看出,气体渗氮后局部存在网状氮化物及异常“黑线”组织,心部组织为索氏体组织,边缘组织未发现明显的脱碳及晶粒粗大现象。对“黑线”组织进行电镜及能谱分析,如图3所示。电镜图片显示,黑线为凸起物,应为与基体不同的物质,能谱线扫描显示,凸起部位含氮高于基体。
图3
对“黑线”组织进行能谱线扫描由图3可以看出,“黑线”组织可以认定为其为波纹状氮化物。渗层中产生网状或波纹状氮化物的原因有,渗氮温度过高、液氨含水量大、晶粒粗大、制件有尖角锐边、气氛氮势过高及表面脱碳严重等。依据以上原因对设备及使用氨气进行检查,设备质量流量计、炉温均匀性均未发现异常,更换瓶装氨气后仍发现波纹状氮化物存在。且从图2可以看出,制件渗氮层组织未发现明显的脱碳及晶粒粗大现象。同时,因车间供气条件改变,在实际生产过程中使用液氮转化的氮气,因此怀疑气体渗氮使用的氮气,由液氮气化并流转至氮气包后,在通往渗氮炉过程中存在异常,需进一步进行试验验证。四、试验验证在气体渗氮程序未更改的前提下,仅对使用的氮气进行更改,用高纯氮(99.999%)作为排气及淬火冷却介质后发现,渗氮层未发现波纹状氮化物,渗层组织得到显著改善(见图4)。
图4气体渗氮后渗层组织及心部组织(高纯氮)
为证实气体渗氮过程中氮气对组织的影响,在气体渗氮程序未更改的条件下,仅对使用的氮气进行更改,用纯氮(99.99%)作为淬火冷却介质后发现,渗氮层局部存在断续的“黑线”组织,渗层组织有一定的改善(见图5)。
图5气体渗氮后渗层组织及心部组织(普氮)五、结论与建议气体渗氮后在渗层位置发现的“黑线”组织属于波纹状氮化物,在实际生产过程中使用液氮转化的氮气作为辅助用气时,需排查
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