真空热处理充氮气，是否会形成Cr2N?如果会Cr2N的厚度会有多少？

zfzdda

真空热处理充氮气，是否会形成Cr2N?如果会Cr2N的厚度会有多少？

dikly_84

氮气在高温高压的情况下也会分解成氮离子，但是随着温度的下降氮气的分解也会下降，所以能与Cr化合的氮离子不多，且是在表面聚集，经普通的研磨和抛光完全可以去除，对工件的影响不大。

zfzdda

磨具是Cr12MoV以及高速钢。

yansikeji

氮气是惰性气体，结构稳定不易分解。

7204750

通氨气也可能，氮气不行。氮气不能分解活性氮原子。

zfzdda

yansikeji 发表于 2017-7-19 16:26
氮气是惰性气体，结构稳定不易分解。

我是怕形成Cr2N，但是资料显示会形成Cr2N。高氮不锈钢具有更加优良的抗腐蚀性能及机械性能,因而被广泛应用。然而,高温条件下(特别是700°C?1000°C)高氮不锈钢晶界处会析出Cr2N,构成了?-Fe/Cr2N相界面。目前,大量实验研究显示Cr2N析出过程复杂。高氮不锈钢中合金元素容易随Cr2N析出形成复合氮化物析出相或者沿?-Fe/Cr2N相界面处偏聚,对高氮不锈钢的力学性能与电化学性能均产生明显的影响。但是,至今为止关于合金元素对析出相及相界面在原子层次上的结构稳定性及电子特性的研究仍十分匮乏。鉴于大量已开展的实验研究,本论文将采用第一性原理研究方法,从原子层次揭示合金元素对析出相及相界面的结构稳定性及电子特性的影响。首先,我们研究了过渡金属W、Mo、Nb、Fe和Ni掺杂到析出相Cr2N中形成Cr23MN12复合氮化物的结构稳定性。计算结果表明Cr23MN12(M=Cr,W,Mo,Nb,Fe,Ni)呈热力学稳定性,其中Nb是最容易掺杂于Cr2N中强化合金能力。W和Mo掺杂到Cr2N形成更稳定的Cr23WN12和Cr23MoN12化合物,Fe与Ni掺杂到Cr2N中形成的Cr23FeN12和Cr23NiN12稳定性降低。其次,我们也研究了合金元素Mn、V、Ti、Mo、Ni对Fe/Cr2N界面的结构稳定性及电化学性能的影响。研究结果表明V,Ti非常容易偏聚到界面同时增强界面强度,而Ni,Mn,Mo不容易偏聚到界面。Mn可以提高界面的抗腐蚀性能,而V,Ni,Ti,Mo在界面处由于处于低电位而被最先腐蚀,不利于界面的耐腐蚀性。


合金中（包括零件材料、真空加热室的结构材料及工夹具材料）或者绑扎零件用的铁丝的表面，如果含有蒸气压高的金属元素（如Ag、Al、Mn、Cr、Si、Pb、Zn、Mg、Cu等），在真空中加热时，当真空度高于金属元素的蒸气压，则金属元素将产生蒸发，蒸发出来的金属元素，呈气体形态围绕在固体金属的周围，粘附并污染金属表面，冷却时造成零件之间或零件与料筐之间的相互粘接，严重时会造成加热元件与炉体间的短路。蒸发严重时，引起零件表层合金元素贫化而影响性能，并且造成表面粗糙，影响零件的表面光亮度。因此，在真空中加热，真空度的选择是一个相当重要的问题，必须给予足够的重视。

为减少或避免合金元素的蒸发，可以采取向真空加热室内回充高纯中性或惰性气体（如氮气、氩气、氦气等）的方法来提高压强。将真空室内的压强调节在0.1～650Pa的范围内。这种真空保护气氛热处理方法(又称为低压气体保护法)，既可防止合金元素的蒸发，又可获得光亮的表面。这种方法的另一个好处是增加了对流传热作用，更有利于零件的均匀加热。真空保护气氛热处理法所使用的气体纯度一般应大于99.99%。若回充的中性或惰性气体的纯度不够，不仅不会降低合金元素的蒸发速度，反而会使之增加，造成零件表层合金元素贫化，抗腐蚀能力下降。不锈钢含有大量的Cr、Ni、AL、Mn、Ti等合金元素，其蒸气压都比较高。真空固溶处理要求在较高的真空度（1.33×10-2～1.33×10-3Pa）下进行；为防止合金元素的蒸发，应采用真空分压处理，即先将加热室的真空抽至1.33×10-2～1.33×10-3Pa，然后回充高纯中性或惰性气体，使充气压强保持在133～13.3Pa或者更高。高纯中性或惰性气体要始终保持向加热室内回充，一是使气体充分起 到保护作用，提高压强减少金属元素蒸发；二是增加气体对流传热作用，更有利于零件的均匀加热。真空时效可采用较高的真空度（1.33×10-2～1.33×10-3Pa）。由于时效时间较长，所以，真空炉的压升率最好小于或等于0.67Pa/h，否则，不易保证零件的表面光亮度。
氮气是最常用的气体，也最便宜。在略低于大气压压强下进行强制循环冷却，冷却烈度值可上升约20倍。在200～1200℃范围内，氮气对一般钢呈中性，对钛合金、不锈钢、高温合金等呈一定的活性，若在氮气分压下进行真空加热和冷却，零件表面有Cr2N形成，导致表面性能变坏，即抗拉强度增加，断面收缩率下降，抗腐蚀性也会受到一定的影响。所以不宜用氮气。氩气较为常见，价格比氦气便宜，但比氮气贵，在不宜使用氮气的场合，如不锈钢，高温合金与钛合金的真空加热和冷却，都需要使用氩气。
氮化物从形态上讲都是有棱有角的，也就是说有尖端。不论是宏观力学性能还是抗腐蚀等额外的功效，凡是有棱有角的析出相都不好。首先棱角处的位错会聚集，从这一点出发，性能上，影响韧性，抗腐蚀上，氢容易在此类地方聚集，所以有这个东东肯定是不好的。金属间化合物得析出，显著降低钢的塑性和韧性，在有些条件下还降低钢的耐蚀性。