这个问题很有意义,好回答,也不好回答。
简单地讲:热处理变形和开裂是由热应力和组织应力造成的。对于热应力而言,加热温度高、时间长则应力就大,对组织应力而言,金相组织变化后的体积差愈大,组织应力就愈大。
所以等离子氮化由于其温度低、渗氮周期短(温度为500-520℃,时间为12至15小时)组织由ε相、γ相组成,基本不含有脆性ξ相,从而使热应力和组织应力大为降低,变形量小,不易开裂,可作为最终工序。
气体渗氮温度一般为500~560℃,时间一般为30至50小时,采用氨气(NH3) 作渗氮介质,可以看出温度虽然不高,但时间很长,其热应力就大。组织由ε相、γ相组成,处理不好时有脆性ξ相。
气体软氮化(碳氮共渗)温度常用560-570℃,因该温度下氮化层硬度值最高。氮化时间常为2-3小时,因为超过2.5小时,随时间延长,氮化层深度增加很慢。 可以看出碳氮共渗的温度最高,其组织由ε相、γ相和含氮的渗碳体Fe3(C,N)所组成,所以热应力和组织应力都较前两者大,再者渗层薄,所以不能承受重载。但这种处理也有优点,由于软氮化层不存在脆性ξ相,故氮化层硬而具有一定的韧性,不容易剥落。
三者比较而言以等离子效果最佳,气体渗氮次之,碳氮共渗最差。
对补充问题的回答:
请问你使用的是哪种牌号的钢?请把钢号告之。
40CrNiMoA常用的离子渗层深是:0.2mm-0.5mm,如超出这个范围可以进行双段离子渗,第一段离子渗氮的温度可以控制在540℃,第二段控制在520℃,与气体渗氮相比其温度相差不大,但时间缩短,所以热应力还是小,质量也更为可靠,因为气体渗氮时间过长会增加工艺的不确定性。
但我认为如果在0.5mm以内时,一次离子渗就可以达到,可以根据零件实际需要对渗层深度进行修正,这样即可以节约成本又可以满足使用需要。