1、前言 本标准是在原 钢的气体渗氮处理 的基础上参考 钢的渗氮及 软氮化处理 制订的 本标准的主要内容是定义部分除采用 金属热处理工艺术语 外 还对有关的词条给出 了定义 对工件的选材作了规定 增加了抗蚀渗氮的内容 并根据 金属热处理工艺分类及 代号 增加了气体工艺分类代号 主要质量检查项目采用 钢铁零件渗氮层深度测定和 金相组织检验 标准 并参考 增加了对渗氮件处理前状态的要求 本标准自实施之日起原 钢的气体渗氮处理 作废 本标准的附 录 是标准的附 录 本标准 由国家机械 工 业局提 出 由全国 热处理标准化 技 术 委员会归口 本标准起 草单位 北京市机械 工 业管 理 局职 工 大学 本
2、标准主要起 草人 支道光中华人民共和国国家标准 钢件的气体渗氮 国家质量技术监督局 批准 实施 范围 本标准规定了钢件在 含氨 气 氛中 加热的气体渗氮工艺 设备 检验及 安全 要求 等 本标准 适 用 于优 质 碳素结构 钢 合 金 结构 钢 合 金工 具 钢 不锈 钢及 耐 热钢 等 的气体渗氮 引用标准 下列 标准 所包含 的条 文 通过 在本标准 中引 用 而构成为 本标准的条 文 本标准出 版时 所示版 本 均 为 有 效 所 有标准 都会被修 订 使 用本标准的 各方应探讨使 用 下列 标准 最新版 本的 可能性 液 体 无水氨 优 质 碳素结构 钢 碳素结构 钢 不锈 钢 棒 耐
3、 热钢 棒 合 金工 具 钢 技 术条件 合 金 结构 钢 金属 维氏硬 度 试 验 第 部分 试 验 方法 金属热处理工艺术语 热处理 炉 有 效 加热 区 测定 方法 高速 工 具 钢 棒技 术条件 钢铁零件渗氮层深度测定和金相组织检验 金属热处理工艺分类及代号 金属热处理 生产过 程 安全 卫 生 要求 磁粉 探 伤 方法 防 渗 涂料 技 术条件 渗 透 探 伤 方法 定义 本标准除采用 标准规定的定义外 还采用 下列 定义 待 渗氮件 经 适 当 的 预 备 热处理和 切削 加工 后 准 备 进行 渗氮处理的钢件 渗氮件 完 成 气体渗氮处理 后 的钢件 氨 分 解率渗氮处理 时 在
4、 排 出的气体 中 除 掉 氨 气的部分气体 占 气体 整 体容 积 的 百 分 率 抗蚀渗氮 为提高 钢件的抗 腐 蚀 性能而 进行 的渗氮工艺 渗氮层 渗氮处理 形 成 的化 合 物 层 与扩散 层的 复 合 层 畸变 工件在热处理 时所 发 生 的 形 状和 尺寸变 化 工艺分类代号 气体渗氮的工艺分类及代号 应 符 合 的规定 气体渗氮工艺分类代号 为 工件 材 料 常 用钢 种见表 表 常 用的渗氮钢 种 标准号及标准 名称牌 号 碳素结构 钢 优 质 碳素结构 钢 合 金 结构 钢 合 金工 具 钢 高速 工 具 钢棒技 术条件 不锈 钢 棒 耐 热钢 棒 处理前状态 根据 表 的
5、规定 记 录 待 渗氮件的状态 并 予以保存 表 待 渗氮件的状态 记 录 项目 备注 钢材 试 验 数 据 牌 号 化 学成 分 炼 钢 炉 号 硬 度及 其他力 学性能 金相组织 晶粒 度 脱 碳 层 非 金属 夹杂物 显微 组织 毛坯 制 造 方法 铸造 锻造 轧 制 挤压 注明冷 热 锻 必 要 时 注明锻造比 注明冷 热 轧 注明冷 热 挤压表 完 项目 备注 处理前的加工 方法 冲压 拉拔 滚轧 焊接 注明冷 热 冲压 注明冷 热 拉拔 注明冷 热 滚轧 注明焊接 部 位 及 焊接 方法 前 道 工 序已 生成 表面膜 时 应 注明其种 类 与 成 分 预 备 热处理 正火 完 全
6、 退火 球 化 退火 去 应 力退火 淬火回火 包 括 调 质 固溶 处理 时效 时效 需 要 时 注明 加热 温 度 保 温 时 间 及 冷 却 方法 渗氮前 表面 精 加工状态 切削 方法 及 其 条件 磨 削 方法 及 其 条件 矫 正 及 其程 度 包 括切削 剂 的 种 类 包 括 磨 削 剂 的 种 类 注明冷 热 矫 注 带 符 号的项目 在 不 影响 加工的 情况 下 可 以 省略 其 全 部 或一 部分 外 观 形 状及 尺寸 根据 表 的规定 记 录 待 渗氮件的外 观 形 状及 尺寸 并 予以保存 表 待 渗氮的外 观 形 状及 尺寸记 录 项目 备注 外观裂纹 缺陷 锈
7、 斑 黑皮 及 表面 状态 重 量 工件的 形 状 特殊 形 状 壁厚差异 孔 的 形 状 与 位 置 尺寸 及 精 度 尺寸 需 渗氮部分加工 余 量 整 体的加工 余 量 需 渗氮部分的 表面 粗糙 度 尺寸 精 度 形 状 公差 位 置公差 形 状 公差指直线 度 平 面 度 圆 度 圆柱 度 线轮廓 度 面 轮廓 度 位 置公差指平 行 度 垂直 度 倾斜 度 同轴 度 对 称 度 位 置 度 圆跳动 全 跳动 注 带 符 号的项目 在 不 影响 加工的 情况 下 可 以 省略 其 全 部 或一 部分待 渗氮件的验 收 对 待 渗氮件钢 种 处理前的状态 外 观 形 状及 尺寸 应 按
8、 规定 执 行 如 有 必 要 可 采用 钢的 火 花 试 验 方法 或按 标准 进行 检验 气体渗氮设备 渗氮 炉 炉 子 有 效 加热 区 按 规定测定 其 实 际温 度 偏差值 指罐 内 不应 超 过 炉 罐 材 料 指 与 气 氛 接 触 的 不应 对渗氮气 氛 的 稳 定 产生 有 害影响 炉 罐 应 有 良好 的 密封 炉 内气 氛不 得 有 泄漏现象 应 保 证 炉 气 均 匀流 过 渗氮件 炉 子 应设 有 氨 分 解率 测定 装置 氨 分 解率 应能 根据处理要求作 适 当 调 整 控温系统 应 保 证 炉 子温 度 符 合 工艺要求 氨 气 渗氮用 氨 气的 纯 度要 高
9、其 质量 应 符 合 一级品 的要求 氨 气 通 入 炉 子 前 应 加 以 干燥 液氨应 灌装 在 符 合国家 标准规定的钢 瓶 罐 内 液氨 瓶 应安 放 于单 独 的 房 间 内 房 间 严禁烟 火 并 防 止 氨 瓶 剧烈撞击 和 避免 日 光 曝晒 测 温 与 控温 应 根据气体渗氮工艺要求 配 备 符 合 所 要求的 温控系统 应 配 备 跟踪 显 示 加热 温 度的 温 度 记 录 装置 在工艺要求的 范围 内 补偿 显 示 仪 表 的 读 数 之 后 所 采用的 电 热 温控系统 显 示 器 的 温 度 指 示 综 合 误 差 应为 为设 定 温 度 氮 势 控 制 在条件 许
10、 可 的 情况 下 应具备 微 机 控 制的氮 势 控 制 系统 设备 的 维 护 保 养 应 制订 适 当 的 设备 操 作规 程 和 维 护 保 养 制度 并 妥善 保 管 有关 记 录 预备热处理 一 般 结构 钢渗氮前的 预 备 热处理 宜 采用 调 质 有 时 亦 可 用 正火 易 畸变 的工件 在 调 质和 粗 加工 后 还 应 施 行去 应 力退火 其 温 度 应 比 调 质的 高 温 回火 低 比 渗氮的 高 工 模 具 钢 一 般 采用 淬火回火 处理 不锈 钢 耐 热钢除 通 常 可 采用 调 质处理外 奥 氏 体 不锈 钢还 可 采 用 固溶 处理 工件 预 备 热处理
11、后 的金相组织 硬 度及 畸变 应 符 合技 术要求和工艺规定 通 常 工件 调 质 后表面 内 游离 铁 素 体量 不 得超 过 面积 分 数 相 当 于 的 级 工件 表面 不 得 有 裂纹 脱 碳 划痕 磕碰 等 缺陷 工件 校 直 后 一 般 应 施 行去 应 力退火 渗氮处理 防 渗 对工件 不 需 要渗氮的部 位应 进行防 渗处理 防 渗 可 采用 下 述 方法 之 一 预 留二倍 以 上渗氮层深度的加工 余 量 镀 的 锡 层 镀 以 上的 无 孔 隙铜 层镀 的 镍 层 刷 涂防 渗 涂料 应 符 合 的规定 处理前的 表面 要求 工件 表面 不 许 有 油垢 污 物 锈 斑
12、划痕 磕碰 等 并 不应 有 尖锐棱角 工件加工 余 量 应 符 合 工艺规定 通 常 结构 件渗氮 表面 的 磨 削 余 量 单 边 应不大于 不锈 钢件 去 除 钝 化 膜 应 采用 喷细砂 或 其他 方法 去 除 后 应 立即 装 炉 渗氮 试 样 除 小 件外 通 常 每 炉 待 渗氮件 应 带 有 符 合 要求的 随 炉试 样 试 样 应 与待 渗氮件的钢号 预 备 热处理工艺和 表面 粗糙 度 一 致 试 样 规 格 一 般 为 厚 度 为 重 要工件的 试 样 应 在 待 渗氮件上 截取 装 炉 检查渗氮 吊 装 工 具 发 现 问题 应 及 时修 理 或 更换 按 工艺要求 将
13、 待 渗氮件 平稳 牢 固 地 装 卡 在 吊 装 工 具 上 将 待 渗氮件 或装 卡 在 吊 装 工 具 上的 待 渗氮件 吊 装 在 炉中 有 效 加热 区 内 为 保 证 炉 内气 氛 流 通 和 温 度 均 匀 应适 当 安 排 装 炉 量 工件在 炉中位 置 及 排 列方 向 根据 炉 膛 大 小 每 炉应 在 不 同 位 置 吊 放 有 编 号的 试 样 件 渗氮 过 程 常 用的渗氮工艺 一 段 渗氮 即 等 温 渗氮 适 用 于硬 度要求 高 畸变 要求 小 的工件 多段 渗氮 将 渗氮 过 程 分在 两个 或 三个 温 度 阶 段 保 温 进行 在 两个 温 度 阶 段 保
14、 温 的工艺 即二段 渗氮 适 用 于 渗氮 较 深 硬 度 略 低 但 工件 尺寸 和 形 状 不 易 畸变 并要求 减少 化 合 物 层的工件 与 二段 渗氮相 比 在 三个 温 度 阶 段 保 温 的工艺 即三段 渗氮 适 用 于 要求 硬 度 较 高 且 不 易 畸变 的工 件 三段 渗氮 能 显 著缩短 生产 周期 抗蚀渗氮 常 在 进行 短 时 间 的 一 段 渗氮 以 获 得一 定 厚 度的 致 密 相层 渗氮 白 层 生产中 常 用的 结构 钢气体渗氮工艺 曲 线 见 附 录 标准的附 录 待 渗氮件 与 试 样 装 炉 后 盖 上 炉 盖 并 密封好 接 通氨 气 管道 检查
15、 管 路 是 否畅 通 和有 无 泄漏 检查并 调 整 温 度 仪 表 液氨 瓶 流 量 计 压力 计 氨 分 解率 测定 仪 干燥罐 电 源 系统 以 及 微 机 控 制 系统 等 是 否 处 于 正常 状态 上 述 检查工作 完 成 后 即 可 按 工艺要求 严格 调 节 和 控 制 升 温 速 度 保 温温 度 保 温 时 间 以 及 氨 分 解率 氮 势 等 工艺参 数 微 机 控 制 系统 应 实 行 优 化 设 计 向 炉 罐 内 通 入 氨 气 以排 出 罐 内 空 气 炉 子 缓慢升 温 并 逐步 增加 氨 气 通 入 量 使炉 罐 始终 保 持 正 压 升到 要求 温 度 后
16、 炉 内 压力 应 保 持 在 柱 当 氨 分 解率 达到 左右 时 即 可 点燃 废气 或 将 废气 通过水 封装置 后排 入 大 气 以保 护 环境 一 段 渗氮 或 多段 渗氮的 第 一 阶 段 氨 分 解率常 控 制在 多段 渗氮的 后 两 阶 段 或一 段 渗氮的 后 期 及抗蚀渗氮 氨 分 解率 则 保 持 在 渗氮 过 程 中应 尽 可能 避免 停 电 如 发 生 事故停 电 仍 应 继续 向 炉 罐 通 入 氨 气 恢 复 供 电 后 再升 到 工艺规定 温 度 并 适 当 增加 保 温 时 间 以 确 保 渗层质量 为 降 低 渗层 脆 性 出 炉 前 应 进行 的 退 氮处
17、理 退 氮 时 只 关 闭 出气 口 通 入 少 量 氨 气 以保 持 炉 内 正压 退 氮 结 束 后 即 可 断 电 降 温 并 继续 通 入 少 量 氨 气 以 维 持 炉 内 正压降 温 时 应 按 工艺要求采用 吊 罐 快 冷 或 随 炉 缓 冷 至 以 下 出 炉 以防 渗氮件 表面 产生 氧 化 膜 渗氮 后畸变 超差 的工件 需 经 局 部 或 整 体加热 后 方可 校 直 校 直 的加热 温 度 应 低 于 渗氮 温 度 为 确 保 炉 罐 内 氨 分 解率 的 稳 定 炉 罐 与 吊 具 长期 使 用 后 应 定 期 施 行退 氮处理 退 氮 可 在 停 炉 后 施 行 空
18、 炉 重 新 加热 至 空烧 渗氮件的质量检验 检验内容及要求 表面 不应 有 裂纹 剥落 及 肉眼 可 见 的 疏松 等 缺陷 在 硬 度 层深和 脆 性等各 项要求 均合 格 的前 提下 渗氮件 表面 允 许 存 在 轻 微 氧 化 色 渗氮件 应 达到 工艺要求的 表面 硬 度 不 同 表面 硬 度 偏差 不 允 许 超 过 表 的规定 表 表面 硬 度 偏差 的 允 许 值 维氏硬 度 硬 度 偏差 单件 同批 以下 以上 以下 以上 注 同批是指 用相 同 钢材 经 相 同 预 备 热处理并在 同一 炉 次 渗氮 后 的 一 组工件 局 部渗氮件的测定 位 置 不应 在渗氮 边 界
19、附 近 其 位 置 距 渗氮 边 界 应不 小 于 个 渗层深度的 距 离 渗氮件 应 达到 工艺要求的渗氮层深度 其 深度 偏差 不 允 许 超 过 表 的规定 抗蚀渗氮件 相 致 密 层 厚 度 应不 小 于 渗氮处理 后 的金相组织 应 符 合 的有关规定 渗氮件 应 尽 量 避免校 直 如 必 须 校 直 随 后 应 立即 进行去 应 力退火 及 探 伤 抗蚀渗氮件 需 经腐 蚀 试 验 应 得 到 符 合 要求的抗蚀 性 表 渗氮层深度 偏差 的 允 许 值 渗氮层深度 深度 偏差 单 件 同 批 以 下 以 上 注 同 批 是 指 用相 同 钢材 经 相 同 预 备 热处理并在 同
20、一 炉 次 渗氮处理 后 的 一 组工件 局 部渗氮件的测定 位 置 不应 在渗氮 边 界 附 近 其 位 置 距 渗氮 边 界 应不 小 于 个 渗层深度的 距 离 检验 方法 裂纹 发 裂 等可 用 肉眼判别 也 可 采用 磁粉 或 渗 透 探 伤 等方法 鉴别 后 者 应 符 合 标准的规定 表面 硬 度检验 按 规定 执 行 渗层 脆 性 检验 按 照 的规定 进行 渗氮层 疏松 检验 按 照 的规定 进行 渗氮 扩散 层 中 氮化 物 检验 按 照 规定 进行渗氮层深度检查 按 照 的规定 执 行 可 以 采用 刻 度的 百 分 表 直 尺 塞 规 等 测定工件的 畸变 可 采用 下
21、列 两 种 方法中 的 一 种 检验抗蚀渗氮件的 耐 蚀 性 将 试 样 浸 入 水 溶 液中 或 将 上 述 溶 液 滴 在 试 样 或 被 测工件 表面 上 持续 后 应无 铜 的 沉淀 为合 格 取 赤血盐 溶 于 蒸馏 水中 将 渗氮 试 件 浸 入 上 述 水 溶 液 后 应无 蓝色印迹 为合 格 检验 数 量 渗氮件及 试 样 应全 部 进行 外 观 检验 每 炉 至少 用 个 试 样 进行 金相组织和层深检查 抗蚀渗氮件 则 应 进行 耐 蚀 性 检验 表面 硬 度和 脆 性应 在 全 部 试 样 上 进行 检验 也 可 在渗氮件的 非 工作部 位 进行 抽 检 检查 中 出 现
22、 不合 格 项目 时 应 予 返 修 返 修 后 仍 不合 格 时 则 应 予以 报 废 安全卫生要求 气体渗氮 过 程 的 安全 卫 生 要求 按 的有关规定 执 行 产品报告单 根据要求 可 按 每 批 或 每 炉 开 具 报告 单 报告 单应包 括 下列 内容 处理的 名称 和代号 质量检验 结 果 工件的 数 量及 重 量 操 作 者 的 姓 名 或 代号 报告 日 期 年月 日附录 标准的附 录 常用的结构钢气体渗氮工艺曲线 一段渗氮 一 段 渗氮工艺 曲 线 见 图 钢材 为 其他 结构 钢 可 参考 使 用 渗氮 后 的 表面 硬 度 渗层深度 为 氨 分 解率 氨 分 解率 氨 分 解率 图 一 段 渗氮工艺 曲 线 多段渗氮 多段 渗氮工艺分 为 两个 温 度 阶 段 保 温 见 图 三个 温 度 阶 段 保 温 见 图 氨 分 解率 氨 分 解率 氨 分 解率 两段 渗氮工艺 曲 线 图钢材 为 其他 结构 钢 可 参考 使 用 渗氮 后 的 表面 硬 度 渗层深度 为 氨 分 解率 氨 分 解率 氨 分 解率 氨 分 解率 三段 渗氮工艺 曲 线 图 完 抗蚀渗氮 抗蚀渗氮工艺 曲 线 见 图 图 抗蚀渗氮工艺 曲 线
