一、工藝流程

1. 表面預處理
   • 鈍化膜去除：不銹鋼表面的Cr、Ni氧化膜（鈍化膜）會阻礙氮原子滲入，需通過噴砂、酸洗（如鹽酸）、氯化物浸泡（如TiCl?）或磷化處理破壞鈍化膜。例如，噴砂后需立即裝爐以避免重新氧化。
   • 清潔與干燥：去除油污、銹跡后，通過真空干燥或化學清洗確保表面潔凈。
2. 滲氮處理
   • 氣體氮化：在氨氣氛圍中加熱至400～600℃，通過控制氨分解率（50%～70%）調(diào)節(jié)氮勢。例如，兩段氮化工藝（如550℃×15h+580℃×30h）可顯著增加滲層深度至0.3mm。
   • 離子氮化：利用等離子體加速氮原子滲入，適用于復雜形狀工件，如雙電源離子氮化技術可提升316不銹鋼刀具硬度至1025HV。
3. 后處理
   • 包括冷卻（自然冷卻或水冷）、磨光、防銹涂層等，避免變形并延長使用壽命。

二、工藝原理

1. 氮原子擴散與相變
   • 氮原子通過擴散進入不銹鋼表面，與Cr、Ni等元素形成γ'相（Fe?N）、ε相（Fe??N?）或碳氮化物（如CrN）。例如，奧氏體不銹鋼在高溫（>600℃）下形成γ相，避免脆性γ'相出現(xiàn)。
   • 滲層結構通常分為白亮層（高硬度ε相）和擴散層（γ+γ'相混合）。
2. 組織性能變化
   • 滲層硬度可達500～1000HV，耐磨性提升3～5倍。例如，3Cr13不銹鋼經(jīng)氣體氮化后滲層硬度達500HV以上。
   • 耐腐蝕性因氮化層致密性增強而提高，但高氮濃度可能降低耐蝕性，需結合后處理優(yōu)化。

三、關鍵工藝參數(shù)

四、主要氮化方法

1. 氣體氮化
   • 傳統(tǒng)工藝，成本低，但需嚴格控制氨分解率。適用于批量生產(chǎn)，如航空發(fā)動機部件。
2. 離子氮化
   • 高效節(jié)能，滲層均勻，適合精密零件。雙電源技術可提升滲氮速率和硬度。
3. 液體氮化（如QPQ工藝）
   • 在氰酸鹽熔融浴中進行，溫度550～600℃，兼具滲氮與氧化，形成復合層，但可能降低耐蝕性。
4. 低溫鹽浴氮化
   • 新興技術，350～450℃下進行，環(huán)保且變形小，適用于高精度零件，但廢鹽處理需注意。

五、應用領域

• 航空航天：發(fā)動機渦輪葉片、軸承（如1Cr11Ni2W2MoV鋼）。
• 汽車工業(yè)：氣門、活塞環(huán)（316不銹鋼刀具經(jīng)離子氮化后壽命提升）。
• 模具制造：無磁模具（7Mn15Cr2Al3V2WMo鋼）、高耐磨沖壓模具。
• 醫(yī)療器械：耐腐蝕且高硬度的手術器械。

六、挑戰(zhàn)與解決方案

1. 鈍化膜阻礙滲氮
   • 解決方案：噴砂結合快速入爐、酸洗或氯化物處理。
2. 滲層脆性
   • 優(yōu)化工藝參數(shù)（如兩段氮化）或采用低溫鹽浴技術減少脆性相生成。
3. 耐蝕性與硬度平衡
   • 通過后處理（如氧化涂層）或控制氮化溫度（避免過飽和氮析出）。