高氮奥氏体在180～350℃回火可以获得显微硬度超过1000Hv的高硬度弥散组织。对于纯铁或者低碳钢而言,渗碳或碳氮共渗处理都不可能得到这样高的硬度值,不仅如此,获取高氮奥氏体的工艺是一种无氢氰酸污染的洁净化热处理工艺。 本试验采用实际生产中常用的钢种,40Cr、35CrMo中碳合金结构钢作为试验材料,研究640℃渗氮工艺、中温回火时高氮奥氏体组织转变过程,以及组织性能的变化。 640℃渗氮后淬火到室温能够获得含氮奥氏体层,试验表明,640℃渗氮符合常规渗氮的一般规律,氨分解率、渗氮时间对高氮奥氏体层厚度及其均匀性有很大影响,以40Cr、35CrMo为例,在640℃温度下,选择氨分解率85％、时间为4h较好,此工艺能够获得一定厚度的高氮奥氏体层,工艺重复性较好； 对过冷高氮奥氏体及其回火后进行金相观察、SEM、物相分析、电子探针以及硬度变化等方面分析,结果证明,高氮奥氏体在180～300℃回火时发生组织转变(本文中称为奥氏体分解),奥氏体的分解与其氮浓度、回火温度、回火时间有很大关系,而且产物有很高硬度。 奥氏体中温回火将发生γ→(γ-Fe4N)+(α-Fe)转变,至于哪个是先析出相与氮浓度有关；奥氏体分解有一定孕育期,分解首先发生在与氮化物层接近的高氮区域以及原奥氏体晶界附近,低氮区晶内也有零星分解,但是孕育期较长,分解较慢；受氮浓度影响因素,高氮区、低氮区分解产物形貌不同,高氮区晶内分解产物细小弥散,低氮区沿晶界附近分解产物粗大针片状；在确定时间内进行回火,温度越高奥氏体分解越快,分解产物越多,硬度也越高；在确定温度下对高氮奥氏体进行回火,时间越长,奥氏体分解的越充分,从而提高硬化深度,如果时间足够,奥氏体将分解完全,但回火时间过长有硬度回落现象；相同条件下,材料的含碳量越多,奥氏体分解越慢。 640℃渗氮及随后回火可以提高材料表面的耐磨性。一方面,640℃渗氮得到的渗层比常规渗氮层厚,提高了有效硬化层深,另一方面,材料经640℃渗氮,有很大的硬度提高空间。