临界氮势、氮势门槛值及其影响因素

孤鸿踏雪 · 发表于 2013-7-30 10:05:45

   大家系统探讨一下，什么是临界氮势？什么是氮势门槛值？二者是同一概念吗？若有不同，而这有何关系？
   临界氮势/氮势门槛值分别与哪些因素有关？

      希望大家踊跃参与交流！

Alex · 发表于 2013-8-1 10:29:36

这沙发没人坐呀，估计是看出老乡是想抛砖引玉，都不原意做砖。
氮势门槛值，单位时间内形成化合物层的最低氮势。临界氮势，一定温度下，形成γ‘和ε’相的氮势。
从定义来看，前者主要因素是时间，后者则主要是温度。

孤鸿踏雪 · 发表于 2013-8-1 12:58:39

Alex 发表于 2013-8-1 10:29
这沙发没人坐呀，估计是看出老乡是想抛砖引玉，都不原意做砖。
氮势门槛值，单位时间内形成化合物层的最低 ...

这样说来，二者不是一个意思吗？

Alex · 发表于 2013-8-1 14:22:13

孤鸿踏雪发表于 2013-8-1 12:58
这样说来，二者不是一个意思吗？

举个例子，当氨分解率=20，需要0.5小时工件表面才会形成化合物层，这个是门槛值。
在这个时候虽然形成了化合物层，并不意味着同时形成了γ‘和ε’相。

孤鸿踏雪 · 发表于 2013-8-1 14:29:59

本帖最后由孤鸿踏雪于 2013-8-1 15:46 编辑

Alex 发表于 2013-8-1 14:22
举个例子，当氨分解率=20，需要0.5小时工件表面才会形成化合物层，这个是门槛值。
在这个时候虽然形成了 ...

1. 这就是说，如果实际氮势低于门槛值，则无论多长时间也不会形成化合物，如果高于门槛值，则形成一个完整、均匀覆盖的化合物层也是需要一定时间的，也就是说，门槛值包含了时间因素？

2. 可否理解为，当实际氮势达到γ‘相的临界氮势值时，才开始形成γ‘相；同理当实际氮势达到ε相的临界氮势值时，才开始形成ε相？

iamspiderman · 发表于 2013-8-1 15:29:37

我不知道上面的兄弟是从哪里看到，氮势门槛值与时间的关系的，在这我来做个简单的解释：
--氮势门槛值（threshold）
这个是可控氮化中的概念，也即在某一工艺温度下，可以形成化合物层的最低氮势值；也就是低于这一数值，就可以做到无白亮层氮化，时间再长也没用；
---临界氮势
这个概念，狭义上面来说和氮势门槛值是一回事，但广义来讲，还包括生成单相化合物层的氮势最低值或者控制某一化合物层的临界值！比如耐蚀氮化，需要生成全 epsilon phase, 而不产生 Gamma prime phase.

氮势的大小和温度有直接关系，与时间没有比如联系！

iamspiderman · 发表于 2013-8-1 15:32:19

谈到影响因素，说简单点就是与温度的反向关系！和材料或许有一些关系，没有深入研究过，从做的工艺角度来说，这个影响较小！

Alex · 发表于 2013-8-1 15:32:36

孤鸿踏雪发表于 2013-8-1 14:29
1. 这就是说，如果实际氮势低于门槛值，则无论多长时间也不会形成化合物，如果高于门槛值，则形成 ...

我认为门槛值是和时间有关，但不是说无论多长时间也不会形成化合物... ...这不是一个概念。
当对工件进行渗氮，氮活度越高到门槛值的时间就越短，反之则越长，那就说明门槛值的关键因素就是时间，所以，同样温度下，同一材料的门槛值不是固定的。

aaron01 · 发表于 2013-8-1 15:35:19

Alex · 发表于 2013-8-1 15:38:45

孤鸿踏雪发表于 2013-8-1 14:29
1. 这就是说，如果实际氮势低于门槛值，则无论多长时间也不会形成化合物，如果高于门槛值，则形成 ...

临界氮势是形成均匀的γ‘和ε’相化合物层的值，此时继续增加时间，不会再继续增加，同一温度下，同一材料的临界氮势是固定值。

孤鸿踏雪 · 发表于 2013-8-1 15:48:40

iamspiderman 发表于 2013-8-1 15:29
我不知道上面的兄弟是从哪里看到，氮势门槛值与时间的关系的，在这我来做个简单的解释：
--氮势门槛值（thr ...

“需要生成全 epsilon phase, 而不产生 Gamma prime phase.”

惭愧，汗颜。不懂西文，可否给出“epsilon phase”和“Gamma prime phase”的中文翻译？

孤鸿踏雪 · 发表于 2013-8-1 15:49:56

iamspiderman 发表于 2013-8-1 15:32
谈到影响因素，说简单点就是与温度的反向关系！和材料或许有一些关系，没有深入研究过，从做的工艺角度来 ...

孤以为，一定与材料有关系但迄今为止，没有这方面的介绍。

孤鸿踏雪 · 发表于 2013-8-1 15:51:04

aaron01 发表于 2013-8-1 15:35

艾伦这道菜已上了多次，可否辅之以文字说明？

iamspiderman · 发表于 2013-8-1 15:59:07

Alex 发表于 2013-8-1 15:32
我认为门槛值是和时间有关，但不是说无论多长时间也不会形成化合物... ...这不是一个概念。
当对工件进行 ...

我觉得您还是理解一下什么叫门槛的意思，门槛的本质就是这是最低要求，否则门都没有，呵呵！
比如发生爆炸的三要素，那个就是门槛；
这个不是说你累积了量变就发生了质变，这个不是一个概念了！

孤鸿踏雪 · 发表于 2013-8-1 16:00:35

孤鸿踏雪发表于 2013-8-1 15:48
“需要生成全 epsilon phase, 而不产生 Gamma prime phase.”

惭愧，汗颜。不懂西文 ...

呵呵，原来是这个原因。

孤鸿踏雪 · 发表于 2013-8-1 16:07:56

本帖最后由孤鸿踏雪于 2013-8-1 16:09 编辑

孤鸿踏雪发表于 2013-8-1 16:00
呵呵，原来是这个原因。

我使用的是搜狗输入法

Alex · 发表于 2013-8-1 16:19:50

iamspiderman 发表于 2013-8-1 15:29
我不知道上面的兄弟是从哪里看到，氮势门槛值与时间的关系的，在这我来做个简单的解释：
--氮势门槛值（thr ...

好吧，一起来了解下门槛值的概念。这个图应该很直观吧？

Alex · 发表于 2013-8-1 16:23:50

iamspiderman 发表于 2013-8-1 15:59
我觉得您还是理解一下什么叫门槛的意思，门槛的本质就是这是最低要求，否则门都没有，呵呵！
比如发生爆 ...

这是一个无白层可控渗氮工艺，可以拿来借鉴下

Alex · 发表于 2013-8-1 16:45:08

本帖最后由 Alex 于 2013-8-1 16:47 编辑

iamspiderman 发表于 2013-8-1 15:59
我觉得您还是理解一下什么叫门槛的意思，门槛的本质就是这是最低要求，否则门都没有，呵呵！
比如发生爆 ...

《热处理工艺学》潘建生主编
个人认为虽然和大部分工艺类书内容有重叠，总体还是不错的。我每隔一段时间都会看一段。尤其是化学热处理章节。
门槛和门槛还是有些不同的。（玩笑{:soso_e100:}）
想上传一个，传不了？

iamspiderman · 发表于 2013-8-1 16:46:35

这个似乎就是这个定义吧，但是我所理解的在我们现有的氮势控制模块中对这一块是研究的不多的！很久不碰书的后果，呵呵！

孤鸿踏雪 · 发表于 2013-8-1 16:54:40

Alex 发表于 2013-8-1 16:45
《热处理工艺学》潘建生主编
个人认为虽然和大部分工艺类书内容有重叠，总体还是不错的。我每隔一段时间都 ...

是的，这个图片出自潘建生、胡明娟合编的《金属工艺学》

Alex · 发表于 2013-8-1 16:55:12

本帖最后由 Alex 于 2013-8-2 09:02 编辑

iamspiderman 发表于 2013-8-1 16:46
这个似乎就是这个定义吧，但是我所理解的在我们现有的氮势控制模块中对这一块是研究的不多的！很久不碰书的 ...

定义归定义，关键要看我们怎么去理解，怎么和实践相结合。
Stange的氮化专家系统我也有所了解，（不知道阁下用的是不是国内某上市公司生产的设备？）可能大多数时候都只会关注面板上的选项。却忽略了数值是通过后面的数学模型计算出来的。
氮化这个领域，国内相对发展比较晚，很多问题查资料都查不到，有时候一个简单的问题，却要折腾很久也找不到答案，
我刚做渗氮不久，请多多关照！

孤鸿踏雪 · 发表于 2013-8-1 16:56:48

本帖最后由孤鸿踏雪于 2013-8-1 16:59 编辑

iamspiderman 发表于 2013-8-1 16:46
这个似乎就是这个定义吧，但是我所理解的在我们现有的氮势控制模块中对这一块是研究的不多的！很久不碰书的 ...

不知这段描述出自那个文献？

这里的“对应于一定渗氮时间...”，这个一定时间如何确定其具体的量化指标？这是否意味着“临界氮势”或“氮势门槛值”还是因含有时间因素？

我们不妨结合实际，看看这个http://www.rclhome.net/forum.php ... &tid=5968&fromuid=8课题如何解决？

iamspiderman · 发表于 2013-8-1 17:00:21

Alex 发表于 2013-8-1 16:55
定义归定义，关键要看我们怎么去理解，怎么和实践相结合。
Stange的氮化专家系统我也有所了解，（不知道 ...

我之前有用过Stange 和PE两种，背后的数学模型我们也有探讨过，可能很多模块没用，但从编制工艺的角度是无法做到因为时间的不同而这个threshold不同的设定！包括我在国外看到的很多设备基本都是这样的，可能我之前理解的比较肤浅，呵呵！
但是我想说的是，这个模型的建立是需要很多数据支撑的，从化学热处理原理中看到的那条曲线其实也是数据拟合或者说回归分析处理的，但由于不同材料之间也有些许差别，所以这个模型的建立并不容易，这也就是为什么国内的氮化水平一直不是很高的原因！个人肤浅的见解，忘有识之士能研究下去！

孤鸿踏雪 · 发表于 2013-8-1 17:31:54

iamspiderman 发表于 2013-8-1 17:00
我之前有用过Stange 和PE两种，背后的数学模型我们也有探讨过，可能很多模块没用，但从编制工艺的角度是 ...

恕我孤陋寡闻！可否扫扫盲：Stange 和PE各自代表和什么系统？Stange莫非就是传说中的斯坦格系统？另外，近年来仿佛加拿大的尼翠斯氮化技术也被炒得挺热乎？能否一并做个系统扫盲？

Alex · 发表于 2013-8-1 18:55:25

孤鸿踏雪发表于 2013-8-1 17:31
恕我孤陋寡闻！可否扫扫盲：Stange 和PE各自代表和什么系统？Stange莫非就是传说中的斯坦格系统？ ...

Stange和PE是两种渗氮控制系统，分别属于德国Stange Elektronik和美国United Process Control公司，在渗氮领域目前应该属于顶级（个人认为），尤其是后者，尼翠斯，马拉松等都是旗下品牌。
毫无悬念，尼翠斯肯定使用的是PE。国内有些设备制造商使用的是stange，一般多有德资成分。

iamspiderman · 发表于 2013-8-2 08:37:34

本帖最后由潇潇暮雨于 2013-8-2 08:46 编辑

Alex 发表于 2013-8-1 18:55
Stange和PE是两种渗氮控制系统，分别属于德国Stange Elektronik和美国United Process Control公司，在渗 ...

我做一些补充，PE，stange这两家都是做控制系统的，Stange尤以氮化系统见长；

Nitrex 是加拿大氮化设备制造商，由于非常专业氮化工艺，于几年前和PE，Waukee，Marathon等几个品牌整合在一起变成UPC集团；
今年的十月份，Nitrex中国的工厂将要开业！

iamspiderman · 发表于 2013-8-2 09:16:41

iamspiderman 发表于 2013-8-1 17:00
我之前有用过Stange 和PE两种，背后的数学模型我们也有探讨过，可能很多模块没用，但从编制工艺的角度是 ...

为什么实际生产中氮势门槛值的变化我们关注很少，那些曲线你看下，随着时间的延长，它的值是比较稳定的；
而大多数无白亮层氮化，其要求的渗氮层深都是不低的，也即需要的工艺时间是很长的；所以我在想这可能就是为什么很多控制系统中虽然背后的数据模型有考虑，但实际应用却忽略这一点的原因吧！
而一般短时工艺，比如10小时以内的，大多以软氮化来代替！所以也不存在控制白亮层一说了！

aaron01 · 发表于 2013-8-2 09:39:27

本帖最后由潇潇暮雨于 2013-8-2 13:43 编辑

孤鸿踏雪发表于 2013-8-1 15:51
艾伦这道菜已上了多次，可否辅之以文字说明？

这个就是类似相图的东西，相图用文字来说，要累死人的，呵呵。看一下我添线以后的图吧， lehrer pic.jpg

举个550C氮化的例子，先看B点，对应的Kn值是0.2，也就是说Kn值小于0.2，不会出现γ'相，
多长时间氮化都不会出现，氮势大于0.2，才会出现γ‘化合物层；再看A点，对应的Kn值是1.5，也就是Kn值小于1.5，不会出现ε相，只有在氮势大于1.5的情况下，才会出现ε相化合物层。

以上说的就是渗氮的氮势门槛值问题。

Alex · 发表于 2013-8-2 13:20:39

本帖最后由 Alex 于 2013-8-2 13:21 编辑

aaron01 发表于 2013-8-2 09:39
这个就是类似相图的东西，相图用文字来说，要累死人的，呵呵。
看一下我添线以后的图吧，

well！
按照这个说法，也就是Kn=0.2和Kn=1.5
分别是是γ‘相和ε’的门槛值？
lehrer相图并没有指出氮势门槛值

aaron01 · 发表于 2013-8-2 13:30:05

本帖最后由潇潇暮雨于 2013-8-2 13:46 编辑

Alex 发表于 2013-8-2 13:20
well！
按照这个说法，也就是Kn=0.2和Kn=1.5
分别是是γ‘相和ε’的门槛值？

温度条件是550C下，Kn门槛值分别是0.2和1.5，温度不一样，门槛值也不一样的。
lehrer 图给出的那两根线，分别就是不同温度下的γ' 相和ε相的门槛值。

Alex · 发表于 2013-8-2 13:51:57

aaron01 发表于 2013-8-2 13:30
温度条件是550C下，Kn门槛值分别是0.2和1.5，温度不一样，门槛值也不一样的。
lehrer 图给出的那两根线 ...

我认为lehrer相图可以用来理解临界氮势的概念。
表示在550C时
γ‘相的临界氮势=0.2，实际应该为约0.15
ε’相的临界氮势=1.5，实际应该为约1.3

孤鸿踏雪 · 发表于 2013-8-2 13:58:04

Alex 发表于 2013-8-2 13:51
我认为lehrer相图可以用来理解临界氮势的概念。
表示在550C时
γ‘相的临界氮势=0.2，实际应该为约0.15

“γ‘相的临界氮势=0.2，实际应该为约0.15” 如何理解？你的意思是0.2是理论计算值，而0.15是实际值？那么0.15是如何获得的？是实际测出来的？

Alex · 发表于 2013-8-2 14:21:54

孤鸿踏雪发表于 2013-8-2 13:58
“γ‘相的临界氮势=0.2，实际应该为约0.15” 如何理解？你的意思是0.2是理论计算值，而0.15是实 ...

0.2是Aaron的红线，0.15也是用这样的方法获得，只是更贴近于准确值。
当然也可以通过计算获得，lehrer相图实际也是通过数据计算而测绘的，我一般是站在巨人肩膀上，直接套用数据。
如果微积分比较好的话我可以提供公式，来计算下。

aaron01 · 发表于 2013-8-2 16:02:06

本帖最后由 aaron01 于 2013-8-2 16:04 编辑

Alex 发表于 2013-8-2 14:21
0.2是Aaron的红线，0.15也是用这样的方法获得，只是更贴近于准确值。
当然也可以通过计算获得，lehrer相 ...

当然，这个门槛值是可以计算出来的。
0.2的值不是原坐标，是我加上去的，由于纵坐标是对数坐标，所以我给出的0.2这个数字只是毛估估的，有点误差，但误差不会很大。
另外，在lehrer图上还有等氮浓度线，比如，550C坐标轴线上的3个红点，由上至下第一个红点对应的氮浓度是9.6-9.75%之间，第2个红点对应的是5.87-5.89%氮浓度，第3个红点对应的是0.03-0.05%氮浓度。这个也是很有意义的。
总的来说，这个图对于常规氮化计算，起到了非常大的辅助作用，学好氮化一定要理解这个图的。

孤鸿踏雪 · 发表于 2013-8-2 16:52:07

那么请问楼上二位：

这个图像仅适用于En19这种材料吗？对于其它材料有何借鉴意义呢？

aaron01 · 发表于 2013-8-2 16:53:51

本帖最后由 aaron01 于 2013-8-2 16:55 编辑

孤鸿踏雪发表于 2013-8-2 16:52
那么请问楼上二位：

这个图像仅适用于En19这种材料吗？对于其它材料有何借鉴意义呢？ ...

应该理解成铁氮二元相图的另外一种表现形式。。

孤鸿踏雪 · 发表于 2013-8-2 16:59:42

aaron01 发表于 2013-8-2 16:53
应该理解成铁氮二元相图的另外一种表现形式。。

那么艾伦兄弟以为，不同材料的临界氮势和氮势门槛值有无不同？有多大不同呢？

孤鸿踏雪 · 发表于 2013-8-2 17:02:42

我建议楼上的各位兄弟，还是将理论与实际来个相结合，共同关注一下这个http://www.rclhome.net/forum.php ... =5968&fromuid=8这个主题，看看能否解决一点实际问题？{:soso_e114:}

aaron01 · 发表于 2013-8-2 17:08:25

孤鸿踏雪发表于 2013-8-2 16:59
那么艾伦兄弟以为，不同材料的临界氮势和氮势门槛值有无不同？有多大不同呢？ ...

肯定有影响，要看三元、四元、五元。。。相图，实际我们在讨论铁碳相图时一般也是只看二元相图的，尤其对低合金材料，而忽略其他合金元素的影响的，因为三元、四元相图太复杂，只看二元相图，用合金系数来补偿就可以了。

孤鸿踏雪 · 发表于 2013-8-2 17:25:37

aaron01 发表于 2013-8-2 17:08
肯定有影响，要看三元、四元、五元。。。相图，实际我们在讨论铁碳相图时一般也是只看二元相图的，尤其 ...

看看这个（见附件）图片所介绍的两种不同材料的氮势门槛值

Alex · 发表于 2013-8-7 11:23:15

孤鸿踏雪发表于 2013-8-2 17:25
看看这个（见附件）图片所介绍的两种不同材料的氮势门槛值

既然有类似的图，相信对氮势门槛值的概念应该很清晰了吧

神舟十号 · 发表于 2018-1-24 15:48:41

顶起来啊，这个问题很值得探讨，我觉得2的说法不完全对啊。

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临界氮势、氮势门槛值及其影响因素

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