稀土氮化催渗剂

神舟十号 · 发表于 2013-8-18 09:31:02

氮化有许多优点，在机械、化工、国防等众多领域中应用逐渐广泛。但是，氮化工艺周期长、渗层浅，一直是困扰其发展的瓶颈。近几年氮化业务量倍增，航空类有些关于渗淬的设计都更换了选材并选择最终热处理为氮化处理，很多企业虽然增添了设备，仍有积压现象。若用提高氮化温度的办法缩短工艺时间，则会造成硬度下降。尤其是合金结构钢的氮化，表面硬度值要求很高，所以提高温度的措施受到限制。

采用稀土催渗氮化后，氮化时间缩短，同时表面硬度明显提高，如4340钢件在530℃×40h氮化的同样条件下，加入稀土催渗剂比常规氮化的表面硬度高50—100HV，而且氮化层深也增加0.1mm。其它钢种亦有类似现象。

若能充分的合理运用和发挥稀土的作用，采用提高氮化温度又不降低表面硬度的方法，以达到缩短氮化时间的目的，或许会加快生产周期。

大家来讨论一下稀土氮化催渗剂的优缺点吧，据说会使设备生锈，是真的吗？

sbm197873 · 发表于 2013-8-18 12:48:27

我们供应商用过稀土氮化催渗工艺，与我们正常工艺产品对比：1.变形大，肿涨量大 2.脆性大 3.表面光亮性差。供应商使用一段时间后也改为正常工艺。本人只是前期了解相关技术，无直接使用经验。

孤鸿踏雪 · 发表于 2013-8-18 16:34:08

孤以为，催渗能够提高渗速可以理解，但能够同时提高表面氮化硬度玄机，这里面是否因为催渗剂含有其它元素（如硼）从而实现了硼氮共渗？

另外，催渗是否回加剧白亮层的疏松？仿佛有此一疑。

神舟十号 · 发表于 2013-8-19 20:20:19

附件为曾经委托供应商做过的稀土渗氮试验，将检测结果和大家分享一下！

神舟十号 · 发表于 2013-8-19 20:24:54

本帖最后由神舟十号于 2013-8-19 20:30 编辑

稀土渗氮检测结果:
加工产品：风电齿圈等
试样材料：31CrMoV9 ，34Cr2Ni2Mo
调质硬度：HRC 35-40
调质组织：均匀分布的回火索氏体+少量游离铁素体，游离铁素体含量≤5%。
机械性能：
抗拉强度Rm             屈服强度ReL                断后伸长率A             断面伸缩率Z             冲击吸收功Akv
900-1100MPa             700MPa                            11%                         50%                            35J

氮化要求：
1.渗层深度：DN400HV0.3  ≥0.48mm；
2.表面硬度：≥710 HV1 (同一炉工件同一炉试样不同位置的表面硬度差应不大于20HV)
3.渗层脆性：1-2级
4.渗层疏松：1-2级
5.氮化物：1-3级（4%硝酸乙醇溶液腐蚀）
6.白亮层：≤13um
7.控制变形量≯0.08mm
8.表面不得有氧化皮、碰伤、剥落、肉眼可见的大块斑点等缺陷
9.  试样规格： Ø30X30的净尺寸试样，Ra≤0.8

生产设备：
设备名称：井式气体氮化炉
有效加热尺寸：Φ2000X2500mm
稀土催渗剂用量：20g固体稀土催渗剂两包共10支。

生产工艺：
200℃/2h+300℃/2h+400℃/2h+510℃/25-30%/20h+540℃/≥55%/35h(300℃往400℃升温阶段开始通氨气)
相同工艺检测结果：
31CrMoV9             DN400HV0.3       HV1       氮化物       疏松       脆性       白亮层       硬度梯度
普通渗氮                   0.49             776       2-3级       2级       1级       0.010          一般
稀土渗氮                      0.5                827          2级          2级       1级       0.008          平缓
相同工艺检测结果：
34Cr2Ni2Mo       DN400HV0.3       HV1       氮化物       疏松       脆性       白亮层       硬度梯度
普通渗氮                   0.48             635       2-3级       2级       1级       0.010          一般
稀土渗氮                   0.5             667       3.5级       2级       1级       0.008          平缓

cnszgong · 发表于 2013-8-19 20:34:15

有没有金相对比照片？

神舟十号 · 发表于 2013-8-19 20:59:16

cnszgong 发表于 2013-8-19 20:34
有没有金相对比照片？

硬度梯度曲线4#附件是有的，金相组织图片当时没有保留下来哇，不过稀土催渗剂我这边好像还有的。

cnszgong · 发表于 2013-8-19 21:16:16

神舟十号发表于 2013-8-19 20:59
硬度梯度曲线4#附件是有的，金相组织图片当时没有保留下来哇，不过稀土催渗剂我这边好像还有的。 ...

没用过稀土氮化催渗剂、所以优缺点不知道。
以前在专家的指导下试过一次稀土催渗剂做了一炉实验，金相结果非常可怕，碳化物8级。

神舟十号 · 发表于 2013-8-19 21:35:03

cnszgong 发表于 2013-8-19 21:16
没用过稀土氮化催渗剂、所以优缺点不知道。
以前在专家的指导下试过一次稀土催渗剂做了一炉实验，金相结 ...

渗碳？稀土低温渗碳吗？碳化物8级？渗碳层深要求多少的啊？

cnszgong · 发表于 2013-8-19 21:52:07

神舟十号发表于 2013-8-19 21:35
渗碳？稀土低温渗碳吗？碳化物8级？渗碳层深要求多少的啊？

渗碳层深要求1.9

神舟十号 · 发表于 2013-8-19 22:23:49

cnszgong 发表于 2013-8-19 21:52
渗碳层深要求1.9

层深要求不是很深的呀，碳化物达到8级太不应该了，想必残奥级别也高的吓人啊。

cnszgong · 发表于 2013-8-19 22:40:43

神舟十号发表于 2013-8-19 22:23
层深要求不是很深的呀，碳化物达到8级太不应该了，想必残奥级别也高的吓人啊。 ...

至此以后就不再做什么稀土催渗碳试验了。设备受不了！！！

见仁见智 · 发表于 2013-8-20 10:13:00

本帖最后由潇潇暮雨于 2013-8-21 10:10 编辑

关于化学热处理中采用稀土催渗问题，从提出到现在已经有30多年了，既有专著，也发表了好多的文章，按理应当是比较成熟了。然而，在实际用于关于效果问题，则众说纷纭，一直存在着不同看法——效果显著、没有多大效果、还有副作用（腐蚀、堵塞排气管）等等，相信谁的？
从发表的文章看，大多数是在实验室条件下给予的肯定，生产条件下少数单位也有肯定的报导。这里面有两个问题，一是数据散差中，写报导提取比对数据时，有没有‘先入为主’的质疑；再一个问题是由试验条件转化为生产力，应当还有好些工作要做，也就是生产中使用催渗剂的方法和条件不到位。
我使用过稀土无机化合物，也使用过稀土有机化合物。没有进行过系统的对比试验，浅薄的的感觉是，有一些效果，特别渗层比较浅的时候，效果要明显些，催渗剂还有破氧化膜的功能；另外，使用稀土催渗还有一个需要‘预渗（时效）’问题，头两三炉似乎看不出有明显的‘催渗’效果，随着使用次数增多，‘催渗’效果方能显现出来，如果中断使用的时间过长，情况又有所变化，给人以不确定的感觉。这其中的原理仍然是个迷；关于稀土化合物的选择也是值得深入探索的课题。
我想，关于这个问题，应用技术上尚没有达到普及的成熟水平，因而只有少数单位用的比较好。所以，既不要因为自己没有用好而轻易否定它；也不要因为见到一些成效就认为没有问题了，总是拿最好的情况说话。
一孔之见，仅供参考

神舟十号 · 发表于 2013-8-20 20:22:43

本帖最后由神舟十号于 2013-8-20 21:14 编辑

cnszgong 发表于 2013-8-19 22:40
至此以后就不再做什么稀土催渗碳试验了。设备受不了！！！

稀土渗碳没有做过，至于稀土渗氮和普通气体氮化相比我觉得还是有些好的方面的影响。

cnszgong · 发表于 2013-8-20 20:31:01

神舟十号发表于 2013-8-20 20:22
稀土渗碳没有做过，至于土渗氮和普通气体氮化相比我觉得还是有些好的方面的影响。 ...

对设备有没有影响？

神舟十号 · 发表于 2013-8-20 21:18:14

cnszgong 发表于 2013-8-20 20:31
对设备有没有影响？

设备会受到轻微腐蚀，有锈迹出现，不过试验时期正值江南梅雨季节，是不是稀土导致的，未曾验证。

cnszgong · 发表于 2013-8-20 21:19:55

神舟十号发表于 2013-8-20 21:18
设备会受到轻微腐蚀，有锈迹出现，不过试验时期正值江南梅雨季节，是不是稀土导致的，未曾验证。 ...

请问炉罐是什么材质的？

神舟十号 · 发表于 2013-8-20 21:26:26

cnszgong 发表于 2013-8-20 21:19
请问炉罐是什么材质的？

之前好像问过供应商。
马弗罐是1Cr18Ni9Ti的，未生锈。
但炉体其他一些非不锈钢部件，大都是A3的吧，出现了很多锈迹。

孤鸿踏雪 · 发表于 2013-8-21 09:57:25

神舟十号发表于 2013-8-19 20:24
稀土渗氮检测结果:
加工产品：风电齿圈等
试样材料：31CrMoV9 ，34Cr2Ni2Mo

建议楼主看看这个http://www.rclhome.net/forum.php ... =6222&fromuid=8帖子，发表自己的观点

孤鸿踏雪 · 发表于 2013-8-21 09:59:19

神舟十号发表于 2013-8-19 20:24
稀土渗氮检测结果:
加工产品：风电齿圈等
试样材料：31CrMoV9 ，34Cr2Ni2Mo

看这个结果，催渗的结果并不明显。排除检验的不确定度等因素，几乎看不到它的作用。

孤鸿踏雪 · 发表于 2013-8-21 09:59:20

神舟十号发表于 2013-8-19 20:24
稀土渗氮检测结果:
加工产品：风电齿圈等
试样材料：31CrMoV9 ，34Cr2Ni2Mo

看这个结果，催渗的结果并不明显。排除检验的不确定度等因素，几乎看不到它的作用。

神舟十号 · 发表于 2013-8-21 12:40:37

孤鸿踏雪发表于 2013-8-21 09:59
看这个结果，催渗的结果并不明显。排除检验的不确定度等因素，几乎看不到它的作用。 ...

这个是初次试验的检测结果，后面又有进行过几炉次的试验，提高了氮化的工艺温度，当时的总结是稀土渗氮对表面硬度的作用比较明显。

玉兔登月 · 发表于 2014-1-8 14:23:16

孤鸿踏雪发表于 2013-8-18 16:34
孤以为，催渗能够提高渗速可以理解，但能够同时提高表面氮化硬度玄机，这里面是否因为催渗剂含有其 ...

稀土催渗剂不含B，是镧族元素，就懂一点！抱歉！

玉兔登月 · 发表于 2014-1-8 14:25:07

见仁见智发表于 2013-8-20 10:13
关于化学热处理中采用稀土催渗问题，从提出到现在已经有30多年了，既有专著，也发表了好多的文章，按 ...

没有用好！看看哈工大刘志儒的论文集就知道了。

孤鸿踏雪 · 发表于 2014-1-10 18:02:31

玉兔登月发表于 2014-1-8 14:25
没有用好！看看哈工大刘志儒的论文集就知道了。

您说的那些文集，老前辈不知道阅读了对数遍了？老前辈也一直在致力于稀土催渗技术的研究呢

hnhxslr · 发表于 2015-4-8 14:15:07

我们的使用结果是，渗层深了比原工艺，但是表面硬度比原工艺低了，连续几炉结果一样，另外对工件似有腐蚀作用，外观和原来不一样，涨量比原来大的多

神舟十号 · 发表于 2015-4-9 11:11:38

hnhxslr 发表于 2015-4-8 14:15
我们的使用结果是，渗层深了比原工艺，但是表面硬度比原工艺低了，连续几炉结果一样，另外对工件似有腐蚀作 ...

工艺温度和时间和原工艺有什么变化呢？
我从09年开始到现在一直在做稀土气体氮化方面的工艺试验，
希望能和你交流
电话18689840869

神舟十号 · 发表于 2015-4-9 11:11:42

hnhxslr 发表于 2015-4-8 14:15
我们的使用结果是，渗层深了比原工艺，但是表面硬度比原工艺低了，连续几炉结果一样，另外对工件似有腐蚀作 ...

工艺温度和时间和原工艺有什么变化呢？
我从09年开始到现在一直在做稀土气体氮化方面的工艺试验，
希望能和你交流
电话18689840869

神舟十号 · 发表于 2015-4-26 10:35:32

话说刘志儒老先生驾鹤西去后，哈工大对化学热处理的催渗技术研究貌似有些停滞啊。
发现网上有出售关于氮化，软氮化的催生剂，效果不错！给个链接供大家分享一下~
http://item.taobao.com/item.htm? ... amp;_u=q2774ps472cc

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