標(biāo)準(zhǔn)編號(hào):	GB/T 34883-2017
中文名稱:	離子滲氮
英文名稱:	Ion nitriding
行業(yè)分類:	GB    國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)
ICS分類:	25.200 25.200    熱處理 25.200
發(fā)布機(jī)構(gòu):	中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)
發(fā)布日期:	2017-11-01
實(shí)施日期:	2018-5-1
標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài):	valid
翻譯語言:	英文
文件格式:	PDF
中文字符數(shù):	17000 字
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Codeofchina.com is in charge of this English translation. In case of any doubt about the English translation, the Chinese original shall be considered authoritative. This standard is developed in accordance with the rules given in GB/T 1.1-2009. This standard was proposed by and is under the jurisdiction of National Technical Committee 75 on Heat Treatment of Standardization Administration of China (SAC/TC 75). Ion nitriding 1 Scope This standard specifies the terms and definitions, classification and designation, equipment and process materials, prepared nitriding parts, nitriding treatment, quality inspection of nitrided parts, safety and health requirements, energy consumption and environmental protection requirements and product report regarding ion nitriding of parts. This standard is applicable to the ion nitriding treatment of iron and steel parts, and may be referenced for the ion nitriding of other materials. 2 Normative references The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies. GB/T 536 Liquefied anhydrous ammonia GB/T 1220 Stainless steel bars GB/T 1221 Heat-resistant steel bars GB/T 1299 Tool and mould steels GB/T 1348 Spheroidal graphite iron castings GB/T 3077 Alloy structure steels GB/T 3634.2 Hydrogen - Part 2: Pure hydrogen, high pure hydrogen and ultra-pure hydrogen GB/T 4340.1 Metallic materials - Vickers hardness test - Part 1: Test method GB/T 7232 Terminology of metal heat treatment GB/T 8121 The terminology of technological materials for heat treatment GB/T 8979 Pure nitrogen and high purity nitrogen and ultra pure nitrogen GB/T 9451 Determination of total or effective thickness of thin surface hardened layers of steel parts GB/T 9452 Testing method for working zone of heat treatment furnace GB/T 9943 High-speed tool steels GB/T 10066.1 Test methods for electroheat installations - Part 1: General GB/T 11354 Determination of nitrided case depth and metallographic microstructure examination for steel and iron parts GB/T 12603 Classifications and designations for metal heat treatment GB/T 13324 Terminology of heat treatment equipment GB 15735 Requirements for the safety and health in production process of metal heat treatment GB/T 17358 Power consumption, measurement, and testing in heat treating production GB/T 17394.1 Metallic materials - Leeb hardness test - Part 1: Test method GB/T 18449.1 Metallic materials - Knoop hardness test - Part 1: Test method GB/T 19944 Fuel consumption calculation and measurement method in heat treating production GB/T 21736 Technical specifications of energy-saving combustion devices for heat treating GB/T 30822 Environment protection technical requirement for heat treatment JB/T 6050 Generalization of hardness test for heat treated iron and steel parts 3 Terms and definitions For the purposes of this document, the terms and definitions given in GB/T 7232, GB/T 8121, GB/T 13324 and the following apply. 3.1 prepared nitriding parts parts ready for ion nitriding treatment after proper conditioning treatment and machining 3.2 nitrided parts parts after ion nitriding 3.3 auxiliary cathode (anode) iron and steel components added on the cathode (anode) to improve the temperature uniformity of nitrided parts 3.4 conductance ratio of conducting time to pulse period in a pulse period 4 Process classification and designation The classification and designation of ion nitriding process shall meet the requirements of GB/T 12603, and the classification designation of ion nitriding process is 533-08. 5 Ion nitriding equipment and materials 5.1 Main technical parameters of equipment Main parameters of ion nitriding equipment are as follows: ——Power supply voltage, V; ——Number of phases of power supply; ——Supply frequency, Hz; ——Rated power, kW; ——Adjustable range of output voltage, V; ——Rated current output, A; ——Rated power of auxiliary heating power supply, kW; ——Frequency of pulse power supply, Hz; ——Adjustable range of conductance of pulse power supply; ——Maximum payload, kg; ——Rated temperature, ℃; ——Effective workspace size, mm; ——Ultimate pressure, Pa; ——Pressure rising rate, Pa/h; ——Consumption of cooling water, m3/h; ——Boundary dimension of furnace body, mm; ——Weight of furnace body, kg. 5.2 Technical requirements for equipment 5.2.1 High-frequency inverter pulse power supply and low-frequency chopper pulse power supply are adopted for ion nitriding generally. 5.2.2 The power supply shall have a reliable arc-control device. 5.2.3 The output voltage shall be continuously adjustable, without step if it is above 200 V. 5.2.4 The control system shall be provided with measuring and indicating instruments for voltage, current, temperature, pressure and flow, of which, those of temperature, pressure and flow shall have control and recording functions; 5.2.5 An inspection window shall be set in the body of ion-nitriding furnaces with water-cooled wall to observe the treatment of the parts inside. 5.2.6 At least two layers of heat shields shall be provided in the body of ion-nitriding furnaces with water-cooled wall. 5.2.7 Cooling water system shall be equipped with water shortage and overtemperature protection devices. 5.2.8 A circulating fan may be installed in the furnace body to improve the cooling speed of nitrided parts and shorten the process cycle. 5.2.9 The air supply system shall be equipped with devices that can control and stabilize the incoming gas pressure and flow. If ammonia gas is used as nitriding medium, a gas source drying (or purification) device shall also be set. 5.2.10 Under atmospheric pressure, the insulation resistance between cathode and anode of furnace body shall be measured with a 1,000V megger, and it shall not be less than 4 MΩ. Before measuring the insulation resistance between the cathode and anode of the furnace body, the cathode and anode connecting wires between the control cabinet and the furnace body shall be disconnected first to avoid damaging the components in the control cabinet. 5.2.11 The ultimate pressure of furnace body shall be less than or equal to 6.7 Pa. 5.2.12 In the no-load cold state, the time required to vacuumize to 6.7 Pa from atmospheric pressure shall be no more than 30 min. For equipment with vacuum system volume greater than 4 m3, such requirement may be appropriately eased. 5.2.13 The pressure rising rate of furnace body shall be less than or equal to 7.8 Pa/h, and shall be tested with the method specified in GB/T 10066.1. 5.2.14 The rated temperature of ion-nitriding furnaces shall not be lower than 650℃. 5.2.15 As for ion-nitriding furnaces only equipped with glow discharge power supply, the test of furnace temperature uniformity may be omitted, and the temperature uniformity of parts mainly depends on the charging mode and technological operations. 5.2.16 For ion-nitriding furnaces with auxiliary heating installation, if only auxiliary heating is used, the temperature of their working zone shall be determined with the method specified in GB/T 9452, and the furnace temperature uniformity shall not exceed ±10℃.

Foreword i 1 Scope 2 Normative references 3 Terms and definitions 4 Process classification and designation 5 Ion nitriding equipment and materials 6 Prepared nitriding parts 7 Nitriding treatment 8 Quality inspection of nitrided parts 9 Safety and health requirements 10 Requirements for energy consumption and environmental protection 11 Product report Annex A (Informative) Effect of gas composition on nitrided case type and compound layer formation during ion nitriding Annex B (Informative) Key points for furnace charging Annex C (Informative) Test method for compound layer and nitride type in the compound layer

ICS 25.200 J 36 GB 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 34883—2017 _______________________________________________________________________________ 離子滲氮 Ion nitriding 2017-11-01發(fā)布 2018-05-01實(shí)施 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì) 發(fā)布 前言 本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T 1.1—2009給出的規(guī)則起草。 本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)熱處理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC 75)提出并歸口。 離子滲氮 1 范圍 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了工件離子滲氮的術(shù)語和定義、工藝分類代號(hào)，設(shè)備及工藝材料、待滲氮件、滲氮處理、滲氮件的質(zhì)量檢驗(yàn)、安全衛(wèi)生要求、能源消耗與環(huán)境保護(hù)要求及產(chǎn)品報(bào)告單。 本標(biāo)準(zhǔn)適用于鋼鐵件的離子滲氮處理，其他材料的離子滲氮可參照本標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。 2 規(guī)范性引用文件 下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。 GB/T 536 液體無水氨 GB/T 1220 不銹鋼棒 GB/T 1221 耐熱鋼棒 GB/T 1299 工模具鋼 GB/T 1348 球墨鑄鐵件 GB/T 3077 合金結(jié)構(gòu)鋼 GB/T 3634.2 氫氣 第2部分：純氫、高純氫和超純氫 GB/T 4340.1 金屬材料維氏硬度試驗(yàn) 第1部分：試驗(yàn)方法 GB/T 7232 金屬熱處理工藝 術(shù)語 GB/T 8121 熱處理工藝材料 術(shù)語 GB/T 8979 純氮、高純氮和超純氮 GB/T 9451 鋼件薄表面總硬化層深度或有效硬化層深度的測(cè)定 GB/T 9452 熱處理爐有效加熱區(qū)測(cè)定方法 GB/T 9943 高速工具鋼 GB/T 10066.1 電熱設(shè)備的試驗(yàn)方法 第1部分：通用部分 GB/T 11354 鋼鐵零件滲氮層深度測(cè)定和金相組織檢驗(yàn) GB/T 12603 金屬熱處理工藝分類及代號(hào) GB/T 13324 熱處理設(shè)備術(shù)語 GB 15735 金屬熱處理生產(chǎn)過程安全、衛(wèi)生要求 GB/T 17358 熱處理生產(chǎn)電耗計(jì)算和測(cè)定方法 GB/T 17394.1 金屬材料 里氏硬度試驗(yàn) 第1部分：試驗(yàn)方法 GB/T 18449.1 金屬材料 努氏硬度試驗(yàn) 第1部分：試驗(yàn)方法 GB/T 19944 熱處理生產(chǎn)燃料消耗計(jì)算和測(cè)定方法 GB/T 21736 節(jié)能熱處理燃燒加熱設(shè)備技術(shù)條件 GB/T 30822 熱處理環(huán)境保護(hù)技術(shù)要求 JB/T 6050 鋼鐵熱處理零件硬度測(cè)試通則 3 術(shù)語和定義 GB/T 7232、GB/T 8121、GB/T 13324中界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。 3.1 待滲氮件 prepared nitriding parts 經(jīng)適當(dāng)預(yù)備熱處理和機(jī)械加工后，準(zhǔn)備進(jìn)行離子滲氮處理的工件。 3.2 滲氮件 nitrided parts 經(jīng)離子滲氮處理的工件。 3.3 輔助陰極(陽極) auxiliary cathode (anode) 為改善滲氮工件溫度均勻性，在陰極(陽極)上增設(shè)的鋼鐵組件。 3.4 導(dǎo)通比 conductance 在一個(gè)脈沖周期中，導(dǎo)通時(shí)間與脈沖周期的比值。 4 工藝分類代號(hào) 離子滲氮的工藝分類及代號(hào)應(yīng)符合GB/T 12603的規(guī)定，離子滲氮工藝分類代號(hào)為533-08。 5 離子滲氮設(shè)備及工藝材料 5.1 設(shè)備主要參數(shù) 離子滲氮設(shè)備主要參數(shù)如下： ——電源電壓，單位為伏(V)； ——電源相數(shù)； ——電源頻率，單位為赫茲(Hz)； ——額定功率，單位為千瓦(kW)； ——輸出電壓調(diào)節(jié)范圍，單位為伏(V)； ——輸出額定電流，單位為安培(A)； ——輔助加熱電源額定功率，單位為千瓦(kW)； ——脈沖電源頻率，單位為赫茲(Hz)； ——脈沖電源導(dǎo)通比的調(diào)節(jié)范圍； ——最大裝載量，單位為千克(kg)； ——額定溫度，單位為攝氏度(℃)； ——有效工作空間尺寸，單位為毫米(mm)； ——極限真空度，單位為帕(Pa)； ——壓升率，單位為帕每小時(shí)(Pa/h)； ——冷卻水消耗量，單位為立方米每小時(shí)(m3/h)； ——爐體外形尺寸，單位為毫米(mm)； ——爐體重量，單位為千克(kg)。 5.2 設(shè)備技術(shù)要求 5.2.1 離子滲氮一般采用高頻逆變脈沖電源和低頻斬波脈沖電源。 5.2.2 電源應(yīng)有可靠的滅弧裝置。 5.2.3 輸出電壓應(yīng)連續(xù)可調(diào)，在200 V以上無突跳現(xiàn)象。 5.2.4 控制系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置電壓、電流、溫度、壓力和流量的測(cè)量指示儀表，溫度、壓力和流量的測(cè)量指示儀表應(yīng)具有控制和記錄功能； 5.2.5 水冷式爐壁的離子滲氮爐爐體應(yīng)設(shè)置觀察窗，以便觀察爐內(nèi)工件處理情況。 5.2.6 水冷式爐壁的離子滲氮爐爐體內(nèi)至少應(yīng)設(shè)有兩層隔熱屏。 5.2.7 冷卻水系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有缺水和超溫保護(hù)裝置。 5.2.8 爐體內(nèi)可設(shè)置循環(huán)風(fēng)機(jī)，以提高滲氮件的冷卻速度，縮短工藝周期。 5.2.9 供氣系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置能控制和穩(wěn)定進(jìn)氣壓力及流量的裝置。使用氨氣作為滲氮介質(zhì)時(shí)，還應(yīng)設(shè)置氣源干燥(或純化)裝置。 5.2.10 在大氣壓狀態(tài)下，爐體的陰極與陽極之間的絕緣電阻用1 000V兆歐表測(cè)量，應(yīng)不小于4 MΩ。測(cè)量爐體陰極和陽極之間的絕緣電阻前，應(yīng)先斷開控制柜與爐體之間的陰、陽極連接線，以免損壞控制柜中的元器件。 5.2.11 爐體的極限真空度應(yīng)小于或等于6.7 Pa。 5.2.12 空爐冷態(tài)下，從大氣壓抽到6.7 Pa所需時(shí)間應(yīng)不大于30 min。真空系統(tǒng)容積大于4 m3的設(shè)備可適當(dāng)放寬。 5.2.13 爐體的壓升率應(yīng)小于或等于7.8 Pa/h，壓升率檢測(cè)方法按GB/T 10066.1規(guī)定執(zhí)行。 5.2.14 離子滲氮爐的額定溫度應(yīng)不低于650 ℃。 5.2.15 僅裝備輝光放電電源的離子滲氮爐，不檢測(cè)爐溫均勻性，工件的溫度均勻性主要取決于裝爐方式和工藝操作。 5.2.16 帶有輔助加熱裝置的離子滲氮爐，僅使用輔助加熱時(shí)，爐子的有效加熱區(qū)溫度按GB/T 9452規(guī)定方法測(cè)定，其爐溫均勻性應(yīng)不超過±10 ℃。 5.3 溫度、壓力、流量的測(cè)量和控制 5.3.1 溫度的測(cè)量和控制 5.3.1.1 離子滲氮工件的溫度一般采用熱電偶測(cè)量，也可以用非接觸式測(cè)溫儀器測(cè)量。 5.3.1.2 為準(zhǔn)確測(cè)量工件溫度，可采用熱電偶與工件直接或間接接觸的方式。 5.3.1.3 檢測(cè)爐內(nèi)滲氮工件溫度的均勻性時(shí)，爐內(nèi)測(cè)溫?zé)犭娕嫉臄?shù)量不少于4個(gè)，熱電偶盡可能放置在有代表性的位置。 5.3.1.4 滲氮溫度應(yīng)能準(zhǔn)確控制，控溫精度不大于±5 ℃。 5.3.2 壓力的測(cè)量和控制 5.3.2.1 離子滲氮的工作壓力一般采用薄膜式絕對(duì)壓力真空計(jì)測(cè)量。 5.3.2.2 熱導(dǎo)式電阻真空計(jì)不能正確指示離子滲氮的工作壓力，只可用于極限真空度和壓升率的測(cè)量。 5.3.2.3 離子滲氮的工作壓力可采用變頻控制技術(shù)或電動(dòng)比例調(diào)節(jié)蝶閥的方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，壓力控制精度不大于±5 Pa。 5.3.3 流量的測(cè)量和控制 5.3.3.1 離子滲氮一般采用質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量并控制氣源流量。 5.3.3.2 經(jīng)標(biāo)定的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，也可用于測(cè)量進(jìn)氣流量。轉(zhuǎn)子流量計(jì)應(yīng)在正壓狀態(tài)下工作，流量調(diào)節(jié)閥應(yīng)安裝在轉(zhuǎn)子流量計(jì)的出口端。 5.4 離子滲氮設(shè)備的保養(yǎng) 5.4.1 定期檢測(cè)真空系統(tǒng)的壓升率，不達(dá)標(biāo)的設(shè)備應(yīng)檢修合格后再使用。一般在連續(xù)使用的情況下，每月檢測(cè)一次壓升率。設(shè)備大修后，更換密封元件后或長(zhǎng)期未用重新使用前，應(yīng)檢測(cè)真空系統(tǒng)的壓升率。 5.4.2 溫度、壓力和流量的控制和記錄儀表及熱電偶應(yīng)定期校驗(yàn)，校驗(yàn)合格的儀器儀表方可投入使用。 5.4.3 真空泵應(yīng)定期清理和換油。 5.4.4 設(shè)備長(zhǎng)期不使用時(shí)，爐體內(nèi)應(yīng)保持真空狀態(tài)。 5.5 滲氮介質(zhì) 5.5.1 離子滲氮一般采用氮?dú)猓珰錃獾幕旌蠚庾鳛闈B氮介質(zhì)。熱分解氨或氨氣也可作為滲氮介質(zhì)。 5.5.2 氮?dú)獾馁|(zhì)量應(yīng)符合GB/T 8979規(guī)定，氫氣的質(zhì)量應(yīng)符合GB/T 3634.2規(guī)定。氮?dú)夂蜌錃獾募兌葢?yīng)不低于99.9％。 5.5.3 氨氣質(zhì)量應(yīng)符合GB/T 536一等品的要求。 5.5.4 進(jìn)氣氣壓應(yīng)保持恒定，壓力不超過0.1 MPa。 6 待滲氮件 6.1 滲氮材料 常用的離子滲氮材料見表1。 表1 常用的離子滲氮材料 類別及標(biāo)準(zhǔn)號(hào) 材料牌號(hào) 合金結(jié)構(gòu)鋼(GB/T 3077) 錳釩鋼 錳釩硼鋼 硅錳鋼 硅錳鉬釩鋼 鉻鋼 鉻釩鋼 鉻錳鋼 鉻錳硅鋼 鉻錳鉬鋼 鉻錳鈦鋼 鉻鉬鋼 鉻鉬釩鋼 鉻鉬鋁鋼 鉻鎳鋼 鉻鎳鉬鋼 鉻鎳鎢鋼 20MnV 15MnVB、20MnVB、40MnVB 35SiMn、42SiMn 20SiMn2MoV、25SiMn2MoV、37SiMn2MoV 20Cr、40Cr 40CrV、50CrVA 15CrMn、20CrMn、40CrMn 20CrMnSi、30CrMnSiA 20CrMnMo、40CrMnMo 20CrMnTi、30CrMnTi 15CrMo、35CrMo、42CrMo 12CrMoV、35CrMoV、25Cr2MoVA、31CrMoV9 38CrMoAl 12CrNi3、12Cr2Ni4、20CrNi3、20Cr2Ni4 20CrNiMo、40CrNiMoA 18Cr2Ni4WA、25Cr2Ni4WA 工模具鋼(GB/T 1299) Cr12、Cr12MoV、6Cr4W3Mo2VNb、3Cr2W8V、4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1、3Cr2Mo、3Cr2MnNiMo 高速工具鋼(GB/T 9943) W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2 不銹鋼(GB/T 1220) 12Cr13、20Cr13、30Cr13、06Cr19Ni10、06Cr17Ni12Mo2 耐熱鋼(GB/T 1221) 14Cr11MoV、42Cr9Si2、45Cr14Ni14W2Mo 球墨鑄鐵(GB/T 1348) QT600-3、QT700-2、QT800-2 6.2 預(yù)備熱處理 6.2.1 工件滲氮前，一般應(yīng)進(jìn)行預(yù)備熱處理。 6.2.2 工件經(jīng)預(yù)備熱處理后的金相組織和硬度應(yīng)符合相關(guān)技術(shù)要求和工藝規(guī)定。 6.2.3 結(jié)構(gòu)鋼通常采用調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)回火溫度一般比滲氮溫度至少高30 ℃。 6.2.4 工模具鋼一般采用淬火加回火處理，回火溫度應(yīng)高于滲氮溫度。 6.2.5 馬氏體不銹鋼通常采用淬火加回火處理，奧氏體不銹鋼可采用固溶處理。 6.2.6 球墨鑄鐵一般采用正火處理。 6.2.7 易畸變或精度要求較高的工件，在機(jī)械加工過程中應(yīng)進(jìn)行一次或多次去應(yīng)力退火，去應(yīng)力退火溫度應(yīng)比調(diào)質(zhì)回火溫度低，比滲氮溫度高。工件校直后還應(yīng)施行去應(yīng)力退火，直到畸變量合格為止。 6.2.8 待滲氮件表面不應(yīng)出現(xiàn)氧化脫碳層。 6.3 離子滲氮前工件原始狀態(tài)記錄 6.3.1 根據(jù)表2規(guī)定的項(xiàng)目，確認(rèn)待滲氮件的狀態(tài)，并予以記錄。 表2 待滲氮件的狀態(tài) 項(xiàng)目 記錄內(nèi)容 材料試驗(yàn)數(shù)據(jù) 材料牌號(hào)、硬度、脫碳層、顯微組織 毛坯制造方法 鑄造、鍛造、軋制、擠壓、焊接 預(yù)備熱處理 正火、淬火回火(包括調(diào)質(zhì))、去應(yīng)力退火、穩(wěn)定化處理、固溶處理、時(shí)效 6.3.2 根據(jù)表3規(guī)定的項(xiàng)目，確認(rèn)待滲氮件的外觀及尺寸，并予以記錄。 表3 待滲氮件的外觀和尺寸 項(xiàng)目 記錄內(nèi)容 外觀 裂紋、缺陷、銹斑、黑皮 重量 單件重量及件數(shù) 尺寸及精度 工件的輪廓尺寸 需滲氮部分加工余量(≤0.05 mm) 需滲氮部分粗糙度(≤1.6 μm) 需防止?jié)B氮的部分 尺寸、形狀和位置公差(待滲氮件的加工公差應(yīng)≤工件圖紙或工藝所規(guī)定公差的50％) 6.4 待滲氮件的驗(yàn)收 根據(jù)表2、表3確認(rèn)驗(yàn)收項(xiàng)目和驗(yàn)收條件，也可按相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收，并保存驗(yàn)收記錄。 7 滲氮處理 7.1 滲氮工藝 7.1.1 離子滲氮的主要工藝參數(shù)包括滲氮溫度、工作氣壓、氣體組分和流量、保溫時(shí)間等。 7.1.2 離子滲氮的氣體組分對(duì)滲氮層組織結(jié)構(gòu)有顯著影響?？砂凑斋@得化合物層＋擴(kuò)散層或純擴(kuò)散層的要求來選擇滲氮?dú)怏w組分，氣體組分對(duì)化合物層形成的影響參見附錄A。 7.1.3 常用材料的滲氮溫度、以及滲氮后的表面硬度和滲氮層深度范圍見表4。 7.1.4 保溫時(shí)間由待滲氮件材料、滲氮溫度和滲氮層深度確定。 表4 常用材料的滲氮溫度、表面硬度和滲氮層深度范圍 材料 預(yù)備熱處理 離子滲氮技術(shù)要求 常用滲氮溫度℃ 類別 牌號(hào) 工藝 硬度(不低于) 表面硬度HV(不低于) 一般深度范圍mm 合金結(jié)構(gòu)鋼 40Cr 調(diào)質(zhì) 235 HBW 500 0.20～0.50 510～540 35CrMo 調(diào)質(zhì) 28 HRC 550 42CrMo 調(diào)質(zhì) 28 HRC 550 35CrMoV 調(diào)質(zhì) 28 HRC 550 40CrNiMo 調(diào)質(zhì) 28 HRC 550 滲氮鋼 38CrMoAl 調(diào)質(zhì) 255 HBW 850 0.30～0.60 等溫滲氮：510～560 二段滲氮：480～530＋550～570 工模具鋼 3Cr2W8V 調(diào)質(zhì) 396 HBW 800 0.15～0.30 520～560 淬火＋回火 45 HRC 900 0.10～0.25 4Cr5MoSiV1 淬火＋回火 48 HRC 900 0.10～0.40 510～530 Cr12MoV 淬火＋回火 59 HRC 1000 0.10～0.20 480～520 W18Cr4V 淬火＋回火 64 HRC 1000 0.02～0.01 480～520 不銹鋼和耐熱鋼 06Cr19Ni10 固溶處理 1000 0.01 420～450 900 0.08～0.15 560～600 20Cr13 淬火＋回火 235 HBW 850 0.10～0.30 540～570 14Cr11MoV 淬火＋回火 280 HBW 650 0.20～0.40 520～550 42Cr9Si2 淬火＋回火 30 HRC 850 0.10～0.30 520～560 45Cr14Ni14W2Mo 退火 235 HBW 700 0.06～0.12 540～580 球墨鑄鐵 QT600-3、AT700-2 正火 235 HBW 450 0.10～0.30 540～570 7.1.5 離子滲氮常用的工作氣壓范圍是100 Pa～500 Pa，選用氣壓應(yīng)顧及溫度均勻性和防止產(chǎn)生輝光集中。 7.1.6 滲氮介質(zhì)流量可根據(jù)設(shè)備輸出電流按表5中的數(shù)值選取。輸出電流大，裝爐量多，滲氮保溫時(shí)間短者取上限。 表5 滲氮介質(zhì)流量選擇范圍 輸出電流/A 10～30 30～50 50～75 75～100 100～150 以氨氣為滲氮介質(zhì)時(shí)的合理供氣量/ml·min—1 150～400 400～600 600～800 800～1000 1000～1200 以氮?dú)浠旌蠚鉃闈B氮介質(zhì)時(shí)的合理供氣量/mL·min—1 300～800 800～1200 1200～1600 1600～2000 2000～2400 7.2 試樣 7.2.1 試樣的材質(zhì)、預(yù)備熱處理工藝和表面粗糙度應(yīng)與待滲氮件一致。 7.2.2 試樣一般呈圓柱形，直徑20 mm～25 mm，高度8 mm～10 mm。 7.2.3 應(yīng)優(yōu)先選用實(shí)物工件作為檢測(cè)試樣。由用戶提供具有代表性的試樣，如3～4個(gè)齒輪齒、工件的邊角和內(nèi)腔等，可用于代替實(shí)物工件。 7.2.4 每爐應(yīng)隨待滲氮件放入至少4個(gè)符合技術(shù)要求的隨爐試樣，試樣應(yīng)放置在有代表性的位置。 7.2.5 當(dāng)爐體有效容積超過3 m3時(shí)，容積每增加1 m3，應(yīng)增加一個(gè)隨爐試樣。 7.2.6 工件分多層裝爐滲氮時(shí)，每層至少放置一個(gè)隨爐試樣。 7.2.7 多種工件同爐滲氮時(shí)，每種工件應(yīng)至少隨爐放置一個(gè)有代表性的試樣。 7.2.8 滲氮后，所有試樣按技術(shù)要求、裝爐標(biāo)記和批次進(jìn)行檢測(cè)。如果滲氮工藝不變，經(jīng)過連續(xù)3爐次檢測(cè)均滿足技術(shù)要求時(shí)，可適當(dāng)減少隨爐試樣的放置數(shù)量，但隨爐試樣的總數(shù)不應(yīng)少于3個(gè)。 7.3 滲氮操作 7.3.1 清理與清洗 7.3.1.1 清理待滲氮件表面的銹斑、毛刺和殘留的鐵屑。 7.3.1.2 清洗待滲氮件上的油垢及其他污物。清洗后，最好放入200 ℃～350 ℃的電阻爐中烘烤。 7.3.1.3 待滲氮件裸露于輝光中的表面，不應(yīng)有夾砂或非導(dǎo)電物存在。鑄件應(yīng)進(jìn)行噴丸處理。 7.3.2 屏蔽 7.3.2.1 待滲氮件上需防滲的部位和不需滲氮的小孔、窄縫應(yīng)予以屏蔽。 7.3.2.2 離子滲氮一般采用機(jī)械屏蔽和涂料屏蔽。 7.3.2.3 采用涂料屏蔽時(shí)，應(yīng)監(jiān)控輝光放電電壓、電流和壓力，避免產(chǎn)生劇烈的弧光放電。 7.3.2.4 去除屏蔽涂料層時(shí)，不應(yīng)影響工件表面的粗造度。 7.3.3 裝爐 7.3.3.1 材料相近、形狀相似、技術(shù)要求相同的待滲氮件，允許同爐滲氮。 7.3.3.2 裝爐方式是影響工件溫度均勻性的重要因素。應(yīng)根據(jù)待滲氮件的形狀和結(jié)構(gòu)因素、離子滲氮爐內(nèi)的散熱條件和輝光放電電流密度的分布規(guī)律進(jìn)行綜合考慮后再確定裝爐方案(參見附錄B)。 7.3.3.3 待滲氮件之間應(yīng)留有合適的間距，既能滿足形成輝光所需要的間距，還要顧及溫度均勻性的要求。 7.3.3.4 套筒類工件內(nèi)孔需要滲氮時(shí)，套筒下部應(yīng)架空，以便滲氮?dú)怏w流動(dòng)和輝光進(jìn)入孔內(nèi)。 7.3.3.5 在待滲氮件溫度可能偏低的部位，應(yīng)設(shè)置輔助陰極或輔助陽極。 7.3.3.6 試樣放置的位置應(yīng)力求保證試樣溫度與待滲氮件溫度基本一致。 7.3.4 滲氮過程 7.3.4.1 抽真空至壓力低于30 Pa時(shí)點(diǎn)燃輝光，逐漸升高電流(或電壓)和壓力進(jìn)行可控的弧光放電清理和升溫。 7.3.4.2 易畸變的滲氮件在400 ℃以上時(shí)應(yīng)緩慢升溫。 7.3.4.3 及時(shí)開啟循環(huán)冷卻水，出水溫度應(yīng)不超過60 ℃。 7.3.4.4 在保溫期間，整爐工件的溫度均勻性應(yīng)不大于±15℃，整爐裝同種工件時(shí)溫度均勻性應(yīng)不大于±10 ℃。如工件溫度均勻性超差，可通過調(diào)整壓力予以改善。 7.3.4.5 升溫和保溫過程中，每小時(shí)至少記錄一次溫度、壓力、流量、電流、電壓等參數(shù)值及發(fā)生的特殊情況。 7.3.4.6 保溫結(jié)束后，安裝有循環(huán)冷卻風(fēng)機(jī)的離子滲氮爐，可關(guān)閉蝶閥，爐內(nèi)充氮?dú)庵廖⒇?fù)壓，啟動(dòng)循環(huán)冷卻風(fēng)機(jī)降溫。沒有安裝循環(huán)冷卻風(fēng)機(jī)的離子滲氮爐，可采用下述停爐方法：切斷輝光電源，關(guān)閉閥門停止供氣和抽氣，工件在滲氮?dú)夥罩须S爐冷卻。容易產(chǎn)生氫脆的工件，應(yīng)抽去滲氮?dú)怏w在真空中冷卻。 7.3.4.7 工件實(shí)際溫度降至200 ℃以下方可充入空氣出爐。 7.3.4.8 出爐后工件未滲氮的部位應(yīng)及時(shí)做防銹處理。 7.3.4.9 滲氮后畸變超差的工件，需經(jīng)整體或局部加熱后方可校直，校直加熱溫度應(yīng)低于滲氮溫度。 7.3.4.10 滲氮后的工件需要重新滲氮(返工)時(shí)，所有隨爐的原始試樣均應(yīng)隨爐重新滲氮。出爐后，原始試樣的檢測(cè)結(jié)果將作為判別工件是否合格的依據(jù)。 8 滲氮件的質(zhì)量檢驗(yàn) 8.1 外觀檢驗(yàn) 8.1.1 滲氮件表面不應(yīng)有裂紋、剝落和明顯的電弧燒傷痕跡。 8.1.2 鋼鐵件離子滲氮表面色澤應(yīng)為銀灰色或暗灰色。 8.1.3 外觀質(zhì)量主要由目視檢驗(yàn)，必要時(shí)可用表面無損探傷方法檢驗(yàn)。 8.2 硬度檢驗(yàn) 8.2.1 滲氮件的表面硬度應(yīng)符合技術(shù)要求，其硬度偏差值不應(yīng)超過表6規(guī)定。 表6 表面硬度偏差的允許值 HV 單價(jià) 同批 ≤600 ＞600 ≤600 ＞600 45 60 70 100 注：同批工件系指相同材料，經(jīng)相同預(yù)備熱處理，并在同一爐次滲氮處理的同種工件。 8.2.2 維氏硬度試驗(yàn)法是離子滲氮硬度的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法。如需采用其他硬度檢驗(yàn)方法，應(yīng)在檢測(cè)報(bào)告中注明。 8.2.3 硬度檢驗(yàn)按照J(rèn)B/T 6050 及GB/T 4340.1、GB/T 17394.1、GB/T 18449.1標(biāo)準(zhǔn)中相應(yīng)的規(guī)定執(zhí)行。 8.2.4 表面硬度檢查應(yīng)直接抽檢滲氮件，如不便檢測(cè)滲氮件時(shí)可用同爐試樣代替，并在報(bào)告中注明。 8.2.5 表面硬度一般采用試驗(yàn)力為9.8 N～98 N載荷的維氏硬度計(jì)測(cè)量。滲氮層深度＜0.3 mm時(shí)，維氏硬度的試驗(yàn)力不應(yīng)超過49 N；滲氮層深度≥0.3 mm時(shí)，維氏硬度的試驗(yàn)力一般為49 N～98 N。 8.2.6 需要檢測(cè)化合物層的硬度時(shí)，一般用試驗(yàn)力為0.49 N～1.96 N的顯微維氏硬度計(jì)測(cè)量。 8.2.7 大型工件的滲氮層表面硬度可以用帶有“C”測(cè)頭的里氏硬度計(jì)測(cè)量，測(cè)量部位的粗糙度應(yīng)≤0.4 μm。 8.2.8 硬度梯度的測(cè)試一般用試驗(yàn)力2.94 N的顯微維氏硬度計(jì)測(cè)量。如需采用其他載荷試驗(yàn)力測(cè)試硬度梯度，應(yīng)在檢測(cè)報(bào)告中注明。 8.2.9 對(duì)需要考核磨削加工后表面硬度的滲氮件，應(yīng)在試樣表面磨去加工余量后測(cè)試表面硬度。 8.3 滲氮層深度檢驗(yàn) 8.3.1 通則 8.3.1.1 滲氮層深度應(yīng)符合相關(guān)技術(shù)要求，其深度偏差值不應(yīng)超過表7規(guī)定。 表7 滲氮層深度偏差的允許值 滲氮層深度/mm 深度偏差/mm 單件 同批 ≤0.30 0.05 0.10 ＞0.30～0.60 0.10 0.15 ＞0.60 0.15 0.20 注：同批工件系指相同材料，經(jīng)相同預(yù)備熱處理，并在同一爐次滲氮處理的同種工件。 8.3.1.2 滲氮層深度測(cè)定應(yīng)在垂直工件縱向軸線的截面上，或由供需雙方確認(rèn)的垂直表面的截面上。 8.3.1.3 試樣的截取及制備應(yīng)符合GB/T 11354的相關(guān)要求。 8.3.2 滲氮層深度 8.3.2.1 滲氮層深度是指采用硬度法，從試樣表層測(cè)至比基體維氏硬度值高50 HV(或30 HV)處的垂直距離；當(dāng)采用金相法測(cè)定滲氮層深度時(shí)，是指在100倍或200倍的顯微鏡下，從試樣表面沿垂直方向測(cè)至與基體組織有明顯分界處的距離。 8.3.2.2 當(dāng)用硬度法和金相法測(cè)定的滲氮層深度出現(xiàn)爭(zhēng)議時(shí)，以硬度法作為仲裁方法。 8.3.2.3 滲氮層深度的測(cè)定按照GB/T 11354的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。 8.4 滲氮層脆性檢驗(yàn) 8.4.1 滲氮層脆性應(yīng)符合技術(shù)要求或按照GB/T 11354的規(guī)定執(zhí)行。 8.4.2 滲氮層脆性的檢驗(yàn)按GB/T 11354執(zhí)行，一般用98N維氏硬度壓痕法測(cè)定。 8.5 金相檢驗(yàn) 8.5.1 滲氮層疏松、滲氮擴(kuò)散層中氮化物級(jí)別，除非另有技術(shù)協(xié)議或規(guī)定，一般均按照GB/T 11354的規(guī)定檢驗(yàn)及驗(yàn)收。 8.5.2 化合物層及化合物層中氮化物類型應(yīng)符合技術(shù)要求，其檢驗(yàn)方法可參照附錄C的方法。 8.6 畸變 8.6.1 滲氮件的畸變應(yīng)符合圖樣和工藝要求。 8.6.2 工件因滲氮產(chǎn)生的尺寸脹大量，會(huì)隨鋼種和滲氮工藝發(fā)生變化，需通過試生產(chǎn)測(cè)試確定。在缺乏數(shù)據(jù)時(shí)，可按0.002 5 mm/0.127 mm(脹大量/擴(kuò)散層深度)的增長(zhǎng)值計(jì)算。 8.6.3 滲氮件的畸變?nèi)缧枰Ｕ瑧?yīng)采用熱校，隨后立即進(jìn)行去應(yīng)力退火及探傷。 9 安全衛(wèi)生要求 離子滲氮過程的安全衛(wèi)生要求按照GB 15735的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。 10 能源消耗與環(huán)境保護(hù)要求 離子滲氮過程的能源消耗應(yīng)符合GB/T 17358、GB/T 19944和GB/T 21736 的有關(guān)規(guī)定。對(duì)環(huán)境的影響應(yīng)符合GB/T 30822的要求。 11 產(chǎn)品報(bào)告單 根據(jù)要求可按每批或每爐開具報(bào)告單，報(bào)告單應(yīng)包括下列內(nèi)容： ——工件的名稱和圖號(hào)； ——產(chǎn)品技術(shù)要求； ——工件材料牌號(hào)； ——單件重量及數(shù)量； ——質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果； ——操作者姓名或代號(hào)； ——質(zhì)量檢驗(yàn)員姓名或代號(hào)； ——報(bào)告日期。 附錄A (資料性附錄) 離子滲氮?dú)怏w組分對(duì)滲氮層類型和化合物層形成的影響 與其他的滲氮工藝不同，離子滲氮既可以得到有化合物層的滲氮層，也可以得到無化合物層的滲氮層。 滲氮層的類型主要受氣體組分的影響，同時(shí)也受滲氮件材料成分的影響。含碳量大于1％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的高碳鋼易形成ε鐵氮相，碳溶入其中并使這種相更趨穩(wěn)定。以CH4或CO2形式存在的碳促進(jìn)ε相的穩(wěn)定。氧的存在也可能導(dǎo)致形成ε相。 以下是建議加入氣體組分中的最低氮含量： a) 合金元素含量小于5％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的低合金鋼，應(yīng)加入5％(體積分?jǐn)?shù))的氮，以保證至少能形成擴(kuò)散層。 b) 高合金鋼、不銹鋼和工具鋼等合金元素量大于5％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的鋼，應(yīng)加入15％(體積分?jǐn)?shù))的氮，以保證至少能形成擴(kuò)散層。 c) 除非有其他試驗(yàn)性生產(chǎn)的檢測(cè)數(shù)據(jù)，當(dāng)需要形成化合物層時(shí)，建議加入25％(體積分?jǐn)?shù))的氮。 附錄B (資料性附錄) 裝爐要點(diǎn) B.1 影響溫度均勻度的主要因素 B.1.1 陰、陽極距離影響輝光電流密度分布，距離近者電流密度大。氣壓升高時(shí)，陰、陽極距離近者，電流密度增加幅度較大。 B.1.2 靠近爐壁或附近空間較大的工件散熱快，溫度可能偏低。 B.1.3 工件上輝光集中的部位局部電流密度偏大，溫度偏高。 B.1.4 起輝面積大，散熱損失小的工件，如內(nèi)孔也起輝的工件，溫度可能偏高。 B.1.5 工件擺放的緊密度也影響溫度分布，工件間距離小溫度將偏高。 B.2 離子滲氮時(shí)爐內(nèi)溫度分布的一般規(guī)律 B.2.1 放在罩式爐內(nèi)的工件，一般上部空間大，工件上部溫度偏低。 B.2.2 吊掛在井式爐中的工件，一般下部空間大，工件下部溫度偏低。 B.2.3 放在陰極盤中間部分或吊掛在中部的工件，因?yàn)樯釗p失小，一般溫度容易偏高。 B.3 正確的裝爐方法 B.3.1 溫度可能低的工件，放在散熱條件差的地方。溫度可能高的工件，放在散熱條件好的地方。 B.3.2 散熱條件好的地方，工件可排放的密一些。散熱條件差的地方，工件間距離應(yīng)適當(dāng)加大。 B.3.3 罩式爐的上部，井式爐的下部，應(yīng)放置輔助陰極或輔助陽極。 B.3.4 避免產(chǎn)生輝光集中。 附錄C (資料性附錄) 化合物層及化合物層中氮化物類型的檢測(cè)方法 C.1 化合物層的檢測(cè)方法 C.1.1 將40 g硫酸銅(CuSO4·5H2O)、1 000 mL水和5 mL潤(rùn)濕劑配制成試劑，試劑pH值＝3.9～4.l。 C.1.2 清潔工件表面，然后用試劑擦拭工件表面并至少停留30 s。 C.1.3 銅不會(huì)沉積在含有連續(xù)化合物層的表面。如果在30 s或更短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)銅色，說明無化合物層。 C.2 化合物層中氮化物類型的檢測(cè)方法 C.2.1 采用50 mL水、50 mL乙醇、50 mL鹽酸和2 g硫酸銅配制成腐蝕試劑(Marble溶液)，按比例混合后搖勻。 C.2.2 制備好金相試樣，將試樣用3％硝酸酒精試劑腐蝕。 C.2.3 如果有化合物層存在，化合物層不受腐蝕，保持白色。重新拋光，然后浸入Marble溶液中保持1 s。 C.3 結(jié)果說明 C.3.1 如果化合物層依然呈白色，說明有ε相存在。 C.3.2 如果化合物層呈黑色，說明有γ相存在。 C.3.3 如果化合物層呈黑白色，說明有ε相和γ相的混合相存在。