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目 录 1

1．钢铁材料渗氮和氮碳共渗概论D.Li edtke 1

1.1 概况 1

1.2 渗氮、氮碳共渗的目的 3

1.3 铁－氮交换作用 4

1.4 渗氮工艺 12

1.4.1 渗氮工艺特性值 12

1.4.2 层的生长 13

1.5 渗氮和氮碳共渗层的组织 16

1.5.1 化合物层（vs） 16

1.5.2 扩散层（Ds） 22

1.6.1 渗层硬度 26

1.6 渗氮和氮碳共渗层的硬度 26

1.6.2 表面硬度 32

1.7 渗氮、氮碳共渗对材料性能的影响 36

1.7.1 强度特性 36

1.7.1.1 静载下的强度特性 36

1.7.1.2 疲劳强度特性 37

1.7.2 磨损性能 41

1.7.3 腐蚀性能 43

1.7.4 变形行为 45

1.8 实际应用的问题 48

1.8.1 尺寸变化和形状变化行为 48

1.8.2 表而粗糙度的变化 50

1.9 高于590°C的氮碳共渗 52

2.1.1 气体渗氮方法的发展 54

H.Mallener 54

2.1 气体渗氮和氮碳共渗R.Hoffmann， 54

2．渗氮和氮碳共渗 54

2.1.2 反应过程 56

2.1.3 渗氮参数的影响 69

2.1.3.1 渗氮 69

2.1.3.1.1 不带添加气的氨 69

2.1.3.1.2 添加氮的氨气 74

2.1.3.2 氧氮共渗 78

2.1.3.3 氮碳共渗 81

2.1.3.3.1 氨气加CO2添加气 81

2.1.3.3.2 氨气加CO添加气 82

2.1.3.3.3 氨气加富碳添加气 85

2.1.3.4 硫氮共渗，硫氮碳共渗 86

2.1.3.5 多段供气法 88

2.1.3.6 对比分析 90

2.1.4 工艺装备 96

2.1.5 工艺指导 100

2.1.5.1 渗氮介质的影响 101

2.1.5.2 工艺参数的影响 102

2.1.5.3尺寸和形状变化特点 103

2.1.5.4表面粗糙度 104

2.1.5.5 后渗氮 104

2.1.5.6 表面强化 105

2.2 离子渗氮和氮碳共渗w.Rembges 105

2.2.1 离子渗氮的历史 105

2.2.2 离子渗氮时的反应过程 107

2.2.2.1 辉光放电的基本知识 107

2.2.2.2 与零件表面的反应 108

2.2.3.1 渗氮温度的影响 112

2.2.3 渗氮参数的影响 112

2.2.3.2 渗氮时间的影响 120

2.2.3.3 气体组分对渗氮层形成的影响 121

2.2.3.4 等离子体参数的影响和局部离子渗氮 129

2.2.4 材料及材料状态的影响 131

2.2.4.1 非合金钢的离子氮碳共渗 131

2.2.4.2 合金钢的离子渗氮（1～5％氮化物形成元素） 132

2.2.4.3 高合金钢的离子渗氮（氮化物形成元素＞5％） 139

2.2.4.4 铸铁材料的离子渗氮和氮碳共渗 145

2.2.4.5 特殊材料的离子渗氮 147

2.2.5 离子渗氮和氮碳共渗的设备 148

2.2.5.1 离子渗氮或氮碳共渗用的真空炉 148

2.2.6 离子渗氮处理过程 150

2.2.5.3 离子渗氮装置的真空系统和供气装置 150

2.2.5.2 离子渗氮装置的电源和控制部分 150

2.2.7 成本考察 153

2.3 盐浴氮碳共渗F.w.Eysell 154

2.3.1 处理方法在技术上的进展 154

2.3.1.1 盐浴处理的历史 154

2.3.1.2 无控的渗氮盐浴 155

2.3.1.3 渗氮盐浴的化学控制 155

2.3.1.4 熔盐的通风 155

2.3.1.5 坩埚材料的影响 156

2.3.1.6 无环境污染的盐浴氮碳共渗 157

2.3.1.7 再生作用的化学控制 159

2.3.1.8 在氰化物和氰酸盐发生氧化反应的特殊浴内冷却 159

2.3.2 反应过程 161

2.3.3.1 处理温度 162

2.3.3 与方法有关的渗氮参数 162

2.3.3.2 处理时间 163

2.3.3.3 盐浴的成分 166

2.3.4 材料、材料状态和应用范围 168

2.3.4.1 非合金钢 168

2.3.4.2 合金表面硬化钢及调质钢 169

2.3.4.3 合金工具钢 171

2.3.4.4 热加工钢 172

2.3.4.5 高速钢 175

2.3.4.6 耐热钢及不锈钢 176

2.3.4.7 铸铁 177

2.3.4.8 烧结材料 177

2.3.5 设备 178

2.3.5.2 氮碳共渗盐浴炉 179

2.3.5.1 预热室 179

2.3.5.3 冷却室 180

2.3.5.4 清洗室 180

2.3.5.5 输送系统 181

2.3.6 操作过程的特殊问题 181

2.3.6.1 盐浴性能 181

2.3.6.2 操作与装料的评价 182

2.3.6.3 盐浴监控 182

2.3.6.4 盐的维护 182

2.3.6.5 粗糙度 183

2.3.6.6 氮碳共渗层的气孔 183

2.3.6.7 环境问题 183

2.3.6.8 由ABl冷却的特殊腐蚀防护 184

2.3.6.10 成本考察 188

2.3.6.9 复合处理 188

2.3.7.1 硫氮碳共渗 189

2.3.7.1.1 Sulf-Inuz法 189

2.3.7 特殊方法 189

2.3.7.1.2 Sur-Sulf法 190

2.3.7.1.2.1 温度及含硫量的影响 190

2.3.7.1.2.2 盐成分 191

2.3.7.1.2.3 坩埚材料 191

2.4 粉末氮碳共渗R.Chatterjee-Fischer 192

2.4.1 引言 192

2.4.2 在钙氮基体混合物中氮碳共渗 192

2.4.3 Ford法氮碳共渗 193

2.5.1.1 引言 194

2.5.1.2 工艺 194

2.5.1 在水溶液中渗氮 194

2.5 特殊方法R.Chatterjee-Fischer 194

2.5.2 在流态床设备中渗氮及氮碳共渗 195

2.5.2.1 引言 195

2.5.2.2 设备描述 195

2.5.2.3 处理 196

2.5.3 强化增氮的特殊措施 196

2.5.4 离子注入法 197

3． 前加工和后加工A.Schreiner 198

3.1 前加工工序 198

3.1.1 加热预处理 198

3.1.1.4 淬火和回火 199

3.1.1.3去应力退火 199

3.1.1.1 正火 199

3.1.1.2 再结晶退火 199

3.1.1.5 预氧化处理 201

3.1.2 表面去钝化处理 203

3.1.3 表层脱碳对渗氮结果的影响 203

3.1.4 机械加工对渗氮结果的影响 208

3.1.4.1 表面粗糙度 208

3.1.4.2 表层强化 214

3.1.5 加工形成的残留物 216

3.1.6 局部渗氮及氮碳共渗 224

3.1.6.1 防渗氮涂料 224

3.1.6.3 致密覆盖层 226

3.1.6.4 局部渗氮或氮碳共渗时防护介质的选择 226

3.1.6.2 电镀防渗层 226

3.1.7 焊接或钎焊件渗氮和氮碳共渗 227

3.2 后续处理 228

3.2.1 渗氮和氮碳共渗零件的清洗 228

3.2.2 零件渗氮和氮碳共渗后的再次热处理和化学热处理 229

3.2.2.1 氮碳共渗零件的氧化 229

3.2.3 零件在渗氮和氮碳共渗后的机械加工 230

3.2.3 磨削 230

3.2.3.2 珩磨 230

3.2.3.3 研磨和抛光 230

3.2.3.4 超精加工 231

3.2.3.5 喷丸 231

3.2.3.6 畸变 231

3.2.3.6.1 矫直 232

3.2.3.6.1.1 压力矫直 232

3.2.3.6.3 卷边和弯曲 233

3.2.3.6.2 精轧和滚压 233

4．测量和检验G.welker 235

4.1 渗氮结果的测量和检验 236

4.1.1 渗氮层深度和组织结构 236

4.1.1.1 宏观检验 236

4.1.1.2 点滴试验 236

4.1.1.3 涡流法 237

4.1.1.4 裂纹检验 237

4.1.1.5 断口检验 238

4.1.1.6 金相检验 239

4.1.2 渗氮层硬度 241

4.1.2.1 硬度检验所采用的方法 241

4.1.2.2 表面硬度检验 242

4.1.2.3 渗氮硬化深度的测量 243

4.1.3 渗氮层的化学成分 244

4.1.3.1 分离法 245

4.1.3.2 Kjeldahl法 245

4.1.3.3 热萃取法 245

4.1.3.4 固体质谱分析法 246

4.1.3.5特殊化学分析法 246

4.2 零件性能检测 246

4.2.1 力学性能检测 247

4.2.1.1 拉伸试验 247

4.2.1.2 弯曲试验 248

4.2.1.3 缺口冲击弯曲试验 248

4.2.1.4 扭转试验 249

4.2.1.5 旋转弯曲疲劳试验 249

4.2.1.7 内应力测量 250

4.2.1.6 零件的疲劳试验 250

4.2.2 抗蚀性能试验 251

4.2.2.1 在潮湿气候中的试验 252

4.2.2.2 喷盐雾试验 252

4.2.2.3 酸雾试验 252

4.2.2.4 实验室腐蚀试验 253

4.2.3 耐磨性检验 253

4.2.3.1 模拟磨损试验 253

4.2.3.2 零件磨损试验 254

4.2.3.3 产品磨损试验 255

4.2.3.4 实际磨损试验 255

4.3 检验渗层组织的特殊方法 255

4.3.1 扫描电子显微镜（REM） 256

4.3.2 电子束显微分析（EsMA） 257

4.3.3 透射电子显微镜（TEM） 258

4.3.4 x射线精细结构分析 259

4.3.5 俄歇电子谱仪（AES） 259

4.3.6 二次离子质谱仪（sIMS） 259

4.3.7 化学分析电子波谱仪（ESCA） 260

4.3.8 穆斯堡尔（M？ssbauer）谱仪 260

4.4 提示 262

4.4.1 金相腐蚀方法 262

4.4.2 试样制备技术 262

5．事故，安全与操作者A.schreiner 264

6．文献志 268

参考文献 428

名词涵义 438

索引 441