滲氮熱處理的加工工藝路線一般是:鍛造→退火(或正火加高溫回火)→阻加工→調(diào)質(zhì)→半精加工→(去應(yīng)力)→精加工→滲氮→精研(磨)。
由工藝路線可見,滲氮前的預(yù)備熱處理包括了退火(或正火加高溫回火)、調(diào)質(zhì)和去應(yīng)力處理,這些工序都是為了滲氮而做準(zhǔn)備的,因?yàn)楣ぜB氮后基本上不再進(jìn)行加工。
退火和正火的目的是為了細(xì)化組織,改善可加工性,消除內(nèi)應(yīng)力,并為調(diào)質(zhì)做好組織準(zhǔn)備。
調(diào)質(zhì)處理是一道重要的預(yù)備熱處理工序,目的是為了獲得均勻而細(xì)小的索氏體組織,它不僅使工件心部具有良好的綜合力學(xué)性能,而且為滲氮做好必要的組織準(zhǔn)備。
調(diào)質(zhì)處理的工藝規(guī)范對(duì)滲氮質(zhì)量有很大影響。由于38CrMoAlA鋼的臨界點(diǎn)較高,Ac1為790℃,Ac3為900℃,Ar1為740℃;同時(shí),含鋁的鐵素體穩(wěn)定性高,加熱時(shí)不易溶于奧氏體中,所以鋼的正火和淬火溫度均應(yīng)提高,并且保溫時(shí)間較一般合金結(jié)構(gòu)鋼要長(zhǎng),通常為一般合金結(jié)構(gòu)鋼的1.5倍。
如果淬火溫度太低或保溫時(shí)間不足,以致鐵素體未能完全溶于奧氏體中,滲氮時(shí)表面有游離鐵素體存在,會(huì)使?jié)B氮層的脆性大為增加。相反,如果淬火溫度太高,奧氏體的晶粒會(huì)長(zhǎng)大變粗,氮化物優(yōu)先沿晶界伸展,在滲氮層中呈明顯的波紋狀或網(wǎng)狀組織。
回火溫度對(duì)滲氮質(zhì)量也有很大影響?;鼗饻囟葲Q定鋼調(diào)質(zhì)后的硬度,回火溫度越高,調(diào)質(zhì)后的硬度越低,基體組織中碳化物的彌散度越小,則滲氮時(shí),越有利于氮原子的滲入,因而滲速較快,滲層較深。隨著回火溫度的升高,滲氮層的硬度會(huì)降低,且心部的硬度也略有下降。
對(duì)于形狀復(fù)雜的工件需要進(jìn)行去應(yīng)力退火,以消除在切削加工過程中產(chǎn)生的應(yīng)力,從而減少滲氮過程中的變形。為防止調(diào)質(zhì)硬度降低,去應(yīng)力退火溫度應(yīng)低于調(diào)質(zhì)的回火溫度40~70℃,保溫時(shí)間也應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng),保溫后緩冷至150℃以下出爐。