GBT 18177-2000 钢件的气体渗氮

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