不锈钢产品氮化会变形吗?

不锈钢可以做表面渗氮处理吗？~

氮化处理是指一种在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。经氮化处理的制品具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温的特性。
　　简介
　　传统的合金钢料中之铝、铬、钒及钼元素对渗氮甚有帮助。这些元素在渗氮温度中，与初生态的氮原子接触时，就生成安定的氮化物。尤其是钼元素，不仅作为生成氮化物元素，亦作为降低在渗氮温度时所发生的脆性。其他合金钢中的元素，如镍、铜、硅、锰等，对渗氮特性并无多大的帮助。一般而言，如果钢料中含有一种或多种的氮化物生成元素，氮化后的效果比较良好。其中铝是最强的氮化物元素，含有0.85～1.5%铝的渗氮结果最佳。在含铬的铬钢而言，如果有足够的含量，亦可得到很好的效果。但没有含合金的碳钢，因其生成的渗氮层很脆，容易剥落，不适合作为渗氮钢。
　　一般常用的渗氮钢有六种如下：
　　（1）含铝元素的低合金钢（标准渗氮钢）
　　（2）含铬元素的中碳低合金钢 SAE 4100，4300，5100，6100，8600，8700，9800系。
　　（3）热作模具钢（含约5%之铬） SAE H11 （SKD – 61）H12，H13
　　（4）铁素体及马氏体系不锈钢 SAE 400系
　　（5）奥氏体系不锈钢 SAE 300系
　　（6）析出硬化型不锈钢 17 - 4PH，17 – 7PH，A – 286等
　　含铝的标准渗氮钢，在氮化后虽可得到很高的硬度及高耐磨的表层，但其硬化层亦很脆。相反的，含铬的低合金钢硬度较低，但硬化层即比较有韧性，其表面亦有相当的耐磨性及耐束心性。因此选用材料时，宜注意材料之特征，充分利用其优点，俾符合零件之功能。至于工具钢如H11（SKD61）D2（SKD – 11），即有高表面硬度及高心部强度。
　　技术流程
　　渗氮前的零件表面清洗
　　大部分零件，可以使用气体去油法去油后立刻渗氮。部分零件也需要用汽油清洗比较好，但在渗氮前之最后加工方法若采用抛光、研磨、磨光等，即可能产生阻碍渗氮的表面层，致使渗氮后，氮化层不均匀或发生弯曲等缺陷。此时宜采用下列二种方法之一去除表面层。第一种方法在渗氮前首先以气体去油。然后使用氧化铝粉将表面作abrasive cleaning 。第二种方法即将表面加以磷酸皮膜处理（phosphate coating）。
　　渗氮炉的排除空气
　　将被处理零件置于渗氮炉中，并将炉盖密封后即可加热，但加热至150℃以前须作炉内排除空气工作。
　　排除炉内的主要功用是防止氨气分解时与空气接触而发生爆炸性气体，及防止被处理物及支架的表面氧化。其所使用的气体即有氨气及氮气二种。
　　排除炉内空气的要领如下：
　　①被处理零件装妥后将炉盖封好，开始通无水氨气，其流量尽量可能多。
　　②将加热炉之自动温度控制设定在150℃并开始加热（注意炉温不能高于150℃）。
　　③炉中之空气排除至10%以下，或排出之气体含90%以上之NH3时，再将炉温升高至渗氮温度。
　　氨的分解率
　　渗氮是铺及其他合金元素与初生态的氮接触而进行，但初生态氮的产生，即因氨气与加热中的钢料接触时钢料本身成为触媒而促进氨之分解。
　　虽然在各种分解率的氨气下，皆可渗氮，但一般皆采用15～30%的分解率，并按渗氮所需厚度至少保持4～10小时，处理温度即保持在520℃左右。
　　冷却
　　大部份的工业用渗氮炉皆具有热交换机，以期在渗氮工作完成后加以急速冷却加热炉及被处理零件。即渗氮完成后，将加热电源关闭，使炉温降低约50℃，然后将氨的流量增加一倍后开始启开热交换机。此时须注意观察接在排气管上玻璃瓶中，是否有气泡溢出，以确认炉内之正压。等候导入炉中的氨气安定后，即可减少氨的流量至保持炉中正压为止。当炉温下降至150℃以下时，即使用前面所述之排除炉内气体法，导入空气或氮气后方可启开炉盖。
　　气体氮化
　　气体氮化系于1923年由德国AF ry 所发表，将工件置于炉内，利NH3气直接输进500～550℃的氮化炉内，保持20～100小时，使NH3气分解为原子状态的（N）气与（H）气而进行渗氮处理，在使钢的表面产生耐磨、耐腐蚀之化合物层为主要目的，其厚度约为0.02～0.02m/m，其性质极硬Hv 1000～1200，又极脆，NH3之分解率视流量的大小与温度的高低而有所改变，流量愈大则分解度愈低，流量愈小则分解率愈高，温度愈高分解率愈高，温度愈低分解率亦愈低，NH3气在570℃时经热分解如下：
　　NH3 →〔N〕Fe + 3/2 H2
　　经分解出来的N，随而扩散进入钢的表面形成。相的Fe2 - 3N气体渗氮，一般缺点为硬化层薄而氮化处理时间长。
　　气体氮化因分解NH3进行渗氮效率低，故一般均固定选用适用于氮化之钢种，如含有Al，Cr，Mo等氮化元素，否则氮化几无法进行，一般使用有JIS、SACM1新JIS、SACM645及SKD61以强韧化处理又称调质因Al，Cr，Mo等皆为提高变态点温度之元素，故淬火温度高，回火温度亦较普通之构造用合金钢高，此乃在氮化温度长时间加热之间，发生回火脆性，故预先施以调质强韧化处理。NH3气体氮化，因为时间长表面粗糙，硬而较脆不易研磨，而且时间长不经济，用于塑胶射出形机的送料管及螺旋杆的氮化。
　　液体氮化
　　液体软氮化主要不同是在氮化层里之有Fe3Nε相，Fe4Nr相存在而不含Fe2Nξ相氮化物，ξ相化合物硬脆在氮化处理上是不良于韧性的氮化物，液体软氮化的方法是将被处理工件，先除锈，脱脂，预热后再置于氮化坩埚内，坩埚内是以TF – 1为主盐剂，被加温到560～600℃处理数分至数小时，依工件所受外力负荷大小，而决定氮化层深度，在处理中，必须在坩埚底部通入一支空气管以一定量之空气氮化盐剂分解为CN或CNO，渗透扩散至工作表面，使工件表面最外层化合物8～9%wt的N及少量的C及扩散层，氮原子扩散入α – Fe基地中使钢件更具耐疲劳性，氮化期间由于CNO之分解消耗，所以不断要在6～8小时处理中化验盐剂成份，以便调整空气量或加入新的盐剂。
　　液体软氮化处理用的材料为铁金属，氮化后的表面硬度以含有 Al，Cr，Mo，Ti元素者硬度较高，而其含金量愈多而氮化深度愈浅，如炭素钢Hv 350～650，不锈钢Hv 1000～1200，氮化钢Hv 800～1100。
　　液体软氮化适用于耐磨及耐疲劳等汽车零件，缝衣机、照相机等如气缸套处理，气门阀处理、活塞筒处理及不易变形的模具处。采用液体软氮化的国家，西欧各国、美国、苏俄、日本。
　　离子氮化
　　此一方法为将一工件放置于氮化炉内，预先将炉内抽成真空达10-2～10-3 Torr（㎜Hg）后导入N2气体或N2 + H2之混合气体，调整炉内达1～10 Torr，将炉体接上阳极，工件接上阴极，两极间通以数百伏之直流电压，此时炉内之N2气体则发生光辉放电成正离子，向工作表面移动，在瞬间阴极电压急剧下降，使正离子以高速冲向阴极表面，将动能转变为气能，使得工件表面温度得以上升，因氮离子的冲击后将工件表面打出Fe.C.O.等元素飞溅出来与氮离子结合成FeN，由此氮化铁逐渐被吸附在工件上而产生氮化作用，离子氮化在基本上是采用氮气，但若添加碳化氢系气体则可作离子软氮化处理，但一般统称离子氮化处理，工件表面氮气浓度可改变炉内充填的混合气体（N2 + H2）的分压比调节得之，纯离子氮化时，在工作表面得单相的r′（Fe4N）组织含N量在5.7～6.1%wt，厚层在10μn以内，此化合物层强韧而非多孔质层，不易脱落，由于氮化铁不断的被工件吸附并扩散至内部，由表面至内部的组织即为FeN → Fe2N → Fe3N→ Fe4N顺序变化，单相ε（Fe3N）含N量在5.7～11.0%wt，单相ξ（Fe2N）含N量在11.0～11.35%wt，离子氮化首先生成r相再添加碳化氢气系时使其变成ε相之化合物层与扩散层，由于扩散层的增加对疲劳强度的增加有很多助。而蚀性以ε相最佳。
　　离子氮化处理的度可从350℃开始，由于考虑到材质及其相关机械性质的选用处理时间可由数分钟以致于长时间的处理，本法与过去利用热分解方化学反应而氮化的处理法不同，本法系利用高离子能之故，过去认为难处理的不锈钢、钛、钴等材料也能简单的施以优秀的表面硬化处理

不过一般来讲奥氏体不锈钢做离子氮化效果比较理想，原因在于，不锈钢表面有钝化膜阻止活性氮原子的渗入，气体氮化或者QPQ时需要用酸洗或者喷砂等办法活化表面，而离子氮化时则不存在这个问题。不锈钢氮化后表面硬度一般在900HV以上，1100HV也是可以做到的

苏州鑫利莱精密光学部件有限公司业务苏州琳珑精密五金厂范围：不锈钢、不锈铁、碳钢退火、退磁、回火、固溶、时效、光亮淬火、钎焊、不锈钢、铜、不锈铁、各种型号钢、铁、铜、铝特殊氧化发黑、光学消光发黑、亚光黑处理，钢材清洗、抛光研磨、钢铁铝化学镀镍、化学镀镍洗黑、磷化发黑，数码相机、手机、车载、监控镜头不锈钢、铜遮光片制造、特殊工艺消光发黑处理、QPQ处理，精密五金、模具复合硬化不变形热处理（可控变形量4UM以内）、五金件、车削件、紧固件、粉末冶金淬火、渗碳、退火回火、硫氮化、气体氮化、盐浴氮化、氧化发黑、盐浴淬火、高频、真空淬火，碳氮共渗、盐浴复合硬化、工件喷砂、压铸件抛丸抛光。
1、不锈钢铜氧化发黑符合国标：SGS，美国MIL-C-13924军标标准，外观和耐蚀性,符合国家标准：GB/T15519-2002,兵器工业标准：WJ535-82,德国标准：DIN50938。耐磨性：优于Q/OJS0001-1995标准。产品用于医疗器械、机械关键部件、军工机械、运动器材。
2、复合硬化处理主要用于精密电子、五金的表面硬化防腐、该技术特点可处理高精密、易变形电子件、五金件、模具，机械部件、可控变形量在4um以内，是一项不变形硬化、防腐性较强的技术。
3、数码相机、手机、车载监控镜头等用不锈钢、铜遮光片、产品外形尺寸公差正负0.005MM、同心度正负0.01MM以内、采取日本高科技技术开发制造、采用超薄不锈钢、铜材制造，利用特殊工艺对遮光片进行特殊光学染色消光处理、导电好、不透光、双面磨砂、尺寸精准、机械性能好、热稳定性好、耐高温。不锈钢、铜镜头遮光圈片主要用在300万像素以上的精密镜头，是今后高清镜头的必须品，是PE制品的理想升级换代产品。
4、QPQ采取美国最新技术、产品免喷砂、不变形、外观优亮、耐磨性、防腐性大幅提高、质量甚优、领先于同行业。
5、尤其是铜发黑加工、不锈钢发黑加工、QPQ盐浴处理等均采取本公司最新技术、成本低、质量优、加工费低于同行业20--80%.（本公司产品现已出口到美国、德国、日本、韩国等海外国家。）
一、工艺简介
（一）、“QPQ”是英文“Quench—P0lish-Quench”的缩写。原意为淬火一抛光一淬火。它是在作了盐浴复合处理以后，为了降低工件表面的粗糙度，可以对工件表面进行一次抛光，然后再在盐浴中作一次氧化，这对精密零件和表面粗糙度要求较高的工件来说是非常必要的。在国内把它称作QPQ盐浴复合处理技术。QPQ盐浴复合处理技术，可以大幅度提高金属表面的耐磨性、抗蚀性，而工件几乎不发生变形，是一种新的金属表面强化改性技术。这种技术实现了渗氮工序和氧化工序的复合；氮化物和氧化物的复合；耐磨性和抗蚀性的复合；热处理技术和防腐技术的复合。
2、技术特点：
2-1、良好的耐磨性
QPQ工艺中，金属材料在570±10℃的工作温度下与盐浴液体发生反应，可以在金属表面形成一层品质优良的致密的化合物层。
(1)碳钢、低合金钢
代表钢号：20、45、TiO、20Cr、40Cr等。渗层表面硬度：500—700HV
(2)合金钢
代表钢号：3CrW8V、Crl2MoV、38CrMoAl、1Crl3—4Cr13等。渗层表面硬度：850—1000HV
(3)高速钢、奥氏体不锈钢
代表钢号：淬火的Wl8Cr4V、W6Mo5Cr4V2及1Crl8Ni9Ti等渗层表面硬度：1000—1250HV
(4)铸铁
渗层表面硬度：>500HV
2-2、良好的耐腐蚀性
45#钢经过QPQ盐浴复合工艺、镀装饰铬、镀硬铬和普通发黑处理后与1Cr18Ni9Ti不锈钢以及1Cr13材料的中性盐雾试验对比。可以看出45#钢经过QPQ处理耐腐蚀性是1Cr18Ni9Ti不锈钢的5倍，是镀硬铬的70倍，更是普通发黑的280倍。其他材料经过QPQ工艺处理后，中性盐雾测试能达到100-300小时。
2-3、良好的耐疲劳性
经过QPQ盐浴复合工艺处理后的金属表面引入和产生了很高的残余压应力，其结果导致了大大提高各种类型的抗疲劳强度，经过试验证明可提高抗疲劳强度100%左右，减缓点蚀、锈蚀等表面缺陷的产生。
2-4、极小的变形
QPQ盐浴复合处理技术由于工艺温度低，在钢的相变点以下，不会发生组织转变，因此，与产生巨大组织应力的淬火、高频淬火、渗碳淬火和碳氮共渗等硬化工艺相比，处理后工件的变形要小得多。同时由于在570—580℃氮化以后，工件要在350—400℃保温15—20min，这会大大减少工件冷却时产生的热应力，因此QPQ盐浴复合工艺处理后工件几乎不变形，是变形最小的硬化技术，可以有效的解决常规热处理方法难以解决的硬化变形难题。
3、应用范围
3-1、最适用的材料：
各种结构钢：钝铁、Q235、20、20Cr、20CrMnTi、20CrNiMo、35CrMo、42CrMo、45、40Cr、50CrV、65Mn、38CrMoAl。
各种工具钢：T7~T12、5CrMnMo、5CrNiMo、3Cr2W8V、GCrI5、HI3(0．35%C、1．5% Mo、5%Cr、1%Si、1%V）、Cr12MoV、各种高速钢。
各种不锈钢：0Crl3 ～ 4Crl3、201、301、304、316、1Cr18Ni9Ti、0Crl8Nil2MoTi、4Cr9Si2、5Cr21Mn9Ni4N。
各种铸铁：灰口铁、可锻铸铁、球墨铸铁、耐磨合金铸铁。
各种铁基粉末冶金件
3-2、应用的行业：
汽车、摩托车、机车、内燃机、纺织机械、工程机械、轻工机械、泵阀设备、液压机械、印刷包装机械、化工机械、电动工具、农业机械、机床、工具和模具等、高低压电器开关等上的要求耐磨、耐蚀、耐疲劳、抗咬合等零件。
3-3、典型应用：
发动机气门、曲轴、缸套、齿轮、凸轮、轴承、主轴、滑块、转向臂、汽车雨刮器球头转轴、导轨、液压缸、万向节、连接销、各种模具、活塞、螺纹螺丝、螺栓螺母、泵体、高速钢钻头、枪管、各种刀具、法兰、键销、垫片、壳体等等。
（二）、不锈钢发黑
不锈钢发黑分为：低温发黑、光学消光发黑、高温发黑三种。
1、 不锈钢低温发黑工艺产品质量优于同行业、经处理工件发黑膜牢固、结合力较好、油封后黝黑、有一定耐磨性。符合国标GB/T15519.但无法与高温媲美。
2、 不锈钢光学消光发黑工艺是经过特殊方法处理、使工件得到亚光、不反光黑色氧化膜、发黑膜结合力较强、牢固，无挂灰、耐磨性较好，符合军标WJ1535-82.广泛用于镜头、镜筒、镜头遮光片等精密光学器材及部件。
3、 不锈钢高温发黑效果极佳、具有良好的耐腐性、耐磨性、发黑膜结合力非常牢固、经处理的工件表层具有耐磨、减摩、抗擦伤、抗咬死、抗疲劳、耐蚀和自润滑性能。符合国标SGS、GB/T15519,军标WJ535-82、德国标准DIN50938、美国标准MIL-C-13924.
（三）、铜发黑
铜发黑分为一般发黑和光学用发黑两种。
铜一般发黑能使铜表面得到黝黑或仿古氧化膜，发黑膜附着力较好。铜光学用发黑经特殊工艺及本公司研发光学发黑工艺、经处理工件发黑膜均匀、附着力牢固、耐磨性较好、氧化膜黝黑、亚光黑不反光等均符合光学部件各项要求。本公司光学发黑工艺适用于各种材质铜发黑。
(四)、铝表面处理分为铝氧化黑、彩色氧化、本色氧化。铝阳极氧化发黑膜黝黑、牢固、均匀，彩色氧化色泽鲜艳、均匀、牢固，本色氧化色泽亮丽无色差。
（五）、渗碳
渗碳速度与钢中合金元素品种含量及工作温度等因素有关。20A、20cr/20crMNTi等钢材930℃±10℃渗碳1小时渗层深0.4~0.6mm,2小时为0.7~1.0mm.含镍的合金钢渗速慢一倍。一般硬度：HRC40~63.
(六)钢铁光亮、退磁、钎焊
钢铁件光亮、退磁处理是利用气氛保护真空状态下进行热处理、工件表面本色光亮、防腐、无磁性。钎焊利用高温真空下铜、锡等介质融化焊接。
（七）、碳钢及合金钢渗铬、盐浴淬火处理
工件表面获得铬的硝盐碳化物层、该层具有高强、高硬度、高耐磨、防腐性能。渗层5~20mm左右、硬度HV1400~2000、HRC45~60左右。
（八）、喷砂、抛丸抛光
各种钢铁件进行表面抛光、根据工艺要求采用自动、手动（利用玻璃珠、金刚玉砂）喷砂处理后得到光亮、磨砂、深粗糙面（适用于防滑、涂胶、过胶）、抛丸抛光（利用不锈钢钢珠砂）采用自动抛丸机对压铸件进行抛丸抛光、去毛刺，去氧化膜。
以上业务均可根据客户要求进行加工处理、交期短、可免费打样、竭诚欢迎技术咨询、合作。

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玉龙纳西族自治县18266356842： 不锈钢S303软氮化对精孔尺寸有变化吗 - ？
塔享复方： 热处理后肯定是会有尺寸变化的,不过相对于其他处理方法而言,氮化的变形应该算是最小的了,以我们处理其他产品的经验而言,100mm直径的孔,氮化后的涨缩量小于0.02mm.

玉龙纳西族自治县18266356842： 氮化处理会不会变形?要不要留余量? - ？
塔享复方： 一般优质氮化钢,氮化温度低,变形很小.但是如果精度要求高,最好是在精加工和氮化之间加一道去应力!调质后,先加工留余量,以高于氮化温度低于调质回火温度进行一次去应力处理,再精加工到位,最后氮化处理.

玉龙纳西族自治县18266356842： 渗氮后钢板会变形吗 - ？
塔享复方： 会的.渗氮也是一种热处理工艺.需要在520℃左右~700℃进行.还是有热应力存在的.所以虽然变形量较小,但还是难以完全避免.

玉龙纳西族自治县18266356842： 液体氮化和气体氮化的区别如何 - ？
塔享复方： 渗碳和渗氮炉有气体,液体,固体之分.不知你的是什么样的,既然是井式炉,我想应该是液体或气体渗碳炉.它是将丙酮等有机物滴入炉内来进行渗碳,靠滴入速度来决定渗碳程度.渗氮是将液氨滴入炉内.它们的结构基本相同,但渗氮炉的构造比渗碳炉要复杂些,并且温度较低,只能达到650度.

玉龙纳西族自治县18266356842： 铸件表面的氮化处理是怎么会事? - ？
塔享复方： 铸件的液体氮化可替代渗碳淬火、高频淬火、易变形件的淬火、离子氮化、气体氮化、气体软氮化; 液体氧氮化可替代发黑、镀硬铬、镀装饰铬、镀镍;可替代某些不锈钢作抗蚀件. 1.液体氮化、液体氧氮化QPQP、OPO具有下列优点: 2.高的表面硬度,优良的耐磨、减磨、抗咬合性能 3.极小的变形 4.渗层均匀,表面色泽均匀 5.优良的耐疲劳性能 6.极好的抗蚀性(液体氧氮化、QPQP、OPO) 7.无环境污染

玉龙纳西族自治县18266356842： 304不锈钢合金氮化层硬度太高,如何降低？
塔享复方： 可将温度降至500~520℃,此时硬度可在HV700~1000 且此时氮化层的耐蚀性也比较好,用硫酸铜腐蚀后金相观察表层均为白亮层. 不过这是盐浴处理的结果

玉龙纳西族自治县18266356842： 不锈钢做热处理有什么用? - ？
塔享复方： 做热处理就是让晶粒大小发生变化或是晶粒重新排列,得到想要的晶相组织,说白了就是提高材料的力学性能.

玉龙纳西族自治县18266356842： 不锈钢304离子氮化后会生锈吗? - ？
塔享复方： 还是会,只是不容易罢了

玉龙纳西族自治县18266356842： 能把不锈钢硬化处理吗 - ？
塔享复方： 付费内容限时免费查看回答可以如果进行表面硬化处理,可以通过氮化处理,304不锈钢中的Cr和N有较好的亲和力,可以在氮化过程中生成弥散分布的氮化物起到硬化作用.提问这方面的设备和处理工艺配方哪里能获取?回答硬...

玉龙纳西族自治县18266356842： 请问化学元素铬、钛、镍都有什么作用或用途 - ？
塔享复方： 铬:在钢结构和工具钢中,铬能显著提高强度、硬度耐磨性,但同时降低塑性和韧性.铬能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性,因而是不锈钢,耐热钢的重要合金元素.铬也用在电镀中,镀铬后能使物品耐磨性更好. 钛:人们利用钛在高...