渗氮合金结构钢

渗氮合金结构钢(Nitralloy structural steel)

用于氮化处理的合金结构钢。简称渗氮钢或氮化钢。当合金结构钢采用与氮亲和力很强的铝、钛、铌、钒、铬、钼和钨等元素进行合金化时，钢的氮化处理效果增大。通常采用的渗氮钢是中碳铬钼铝钢，38CrMoAl就是成熟的牌号之一。渗氮可采用气体、盐浴或颗粒的渗氮剂，通常在500～590℃之间进行氮化处理，使钢材表面富集氮，生成氮化物，改变钢表层的组织结构，产生HV700～1200的高硬度表层，达到提高钢材在静载荷和交变应力作用下的强度性能、耐磨性能和耐腐蚀性能。纯铁、碳素钢及含镍、钴的合金结构钢，通常是不适合作渗氮基体钢的。

合金元素的作用 (1)提高氮化工艺性能。铝、钛、铌、钒、铬、钼、钨等是形成氮化物元素。它们在a相中形成超显微的氮化物颗粒，对a相起弥散硬化作用，形成的氮化物越强，则弥散硬化作用越大。这些元素中铝、钛、铌、钒最有效，铬、钼等次之。如果表面硬度需要在HV900以上，采用强氮化物形成元素铝或钒等的钢种；若表面硬度不需要超过HV900，可以采用含铬钼、钨的钢种。(2)使钢具有足够的淬透性。钢在渗氮后表面形成的高硬度氮化层，既薄(一般为O．4～O．7ram)又脆，需要有一个强度高的内层来支持，同时，为了获得零件所要求的强而韧的综合力学性能，所以在渗氮前对钢进行淬火、高温回火调质处理，因此，就必须要求钢有足够的淬透性。锰、铬、钼、镍等都是提高淬透性的有效元素。钒、钛、铌等元素能辅助增大淬透性。(3)使钢在渗氮过程中不软化。铬、钼、钒是使钢在500～590℃长期保温保持强度的有效元素。往氮化钢中加钼，可以防止或减弱钢发生回火脆性。含铝钢中的镍形成Ni。A1，在渗氮过程中时效强化心部。

现在，正在研究以钛代铝的新型渗氮钢，这种含钛渗氮钢可以提高氮化速度，减少氮化时间。

生产工艺渗氮钢一般用顶底复吹转炉或电炉生产。由于含铝的渗氮钢铝含量高，钢液的粘性较大，易渗生成硅酸铝夹杂物，铝在钢中分布不均匀而生成点状偏析，影响钢材质量。用作重要零件的含铝渗氮钢，应再加电渣重熔。渗氮钢轧制或锻造后应进行正火处理以改善组织。有时为了提高切削性能，需进行完全退火或不完全退火。零件粗加工后进行调质处理，之后进行精加工。为了消除调质和精加工所产生的残余应力，可在550～600℃退火。精加工通常只是将零件氮化层最表面的白层(ξ相)研磨掉，不再加工。 各国广泛使用的渗氮钢主要类型

随着渗氮工艺(如离子氮化、软氮化等)的发展，现在碳钢、合金结构钢、不锈耐热钢、工模具钢、高速钢等都可以渗氮并有良好的效果。所以，现在要不要将渗氮钢再作为一种专门钢类需要探讨。