17-4ph不锈钢热处理的工艺方法 

17-4ph不锈钢的化学热处理是将17-4ph不锈钢件置于一定温度的某种介质中保温，使一种或多种元素渗入工件表层，从而改变工件表面的化学成分、组织与性能的热处理方法。17-4ph不锈钢的化学热处理是表面合金化与热处理相结合的一种工艺，其目的是为了强化工件表面和改善表面的物理、化学性能，如硬度、耐磨性、耐热性和耐腐蚀性等得到提高。

根据渗入元素的不同，17-4ph不锈钢的化学热处理可分为渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗铝、渗铬等。

（1）渗碳 渗碳是向17-4ph不锈钢的表层渗入碳原子的过程。渗碳后的工件表面层是高碳组织，而心部仍是原始的低碳组织，从而使工件具有不同含碳量17-4ph不锈钢的性能特点。工件渗碳后要进行淬火和低温回火处理。渗碳用17-4ph不锈钢一般为低碳或低碳合金17-4ph不锈钢（ωC%≤0.25%），如15、20、20CrMnTi、20Cr、20MnVB等17-4ph不锈钢，如使用含碳较高的17-4ph不锈钢渗碳，则工件心部的塑、韧性降低。工件经渗碳、淬火和低温回火后，可使表层具有高的硬度、耐磨性和抗疲劳性，而心部仍保持较高的塑性、韧性和一定的强度。 渗碳工艺有气体渗碳（图3-11）、固体渗碳和液体渗碳。常用的渗碳工艺是气体渗碳。气体渗碳工艺是将工件装入密封的渗碳炉中；向炉内通入渗碳剂（如煤油、丙酮、乙醇和苯等液体或人工煤气、天然气等气体）；在900～950℃的高温下，渗碳剂发生分解，产生活性碳原子渗入工件表面；经一定的时间渗碳后，获得要求的表面碳浓度、渗层深度和合适的碳浓度梯度后，进行冷却处理：直接淬火的工件可冷却到适宜的淬火温

度，并保温15～30分钟后出炉淬火；需重新加热淬火的工件可直接出炉空冷或移入冷却罐内，也可随炉冷却到860℃后出炉。 气体渗碳工艺生产率高，劳动条件较好， 比较容易控制渗碳过程，渗碳质量好，在生 产中应用广泛。 ?

（2）渗氮 将氮渗入工件表层的工艺称为渗氮。工件渗氮后，其表面具有高的硬度、耐磨性和抗疲劳性，以及抗蚀性和抗咬合性，而心部仍具有渗氮前的性能。渗氮温度低，工件变形极小，但生产周期较长。常用的渗氮工艺有气体渗氮和离子渗氮等。

a．气体渗氮 气体渗氮工艺是将工件装入密封的渗氮炉中；向炉内通入渗氮气体（氨气或氨氮混合气体）；在500～600℃的温度下，氨气发生分解，产生活氮原子被工件表面吸收后，逐渐向工件内部扩散形成氮化层。氮化层的深度一般为0.1～0.6mm，表面硬度可达1000～1200HV。 b．离子渗氮 离子渗氮工艺原理是将工件装入真空容器中，工件接阴极，真空容器接阳极；真空容器内通入少量的氨气或氮氨混合气体；两极间接400～600V的高压直流电，使气体被电离；被电离的氮和氢的正离子加速冲向工件，撞击工件表面，使工件周围产生辉光，放出热量；氮的正离子在阴极（工件）获得电子后变成氮原子渗入工件表面并向内部扩散形成氮化层。

离子渗氮适用于各种17-4ph不锈钢件、铸铁件及有色金属件的渗氮。离子渗氮设备复杂，投资较高，装炉量少；但离子渗氮的氮化层的韧性和抗疲劳性较气体渗氮高，变形也较小，渗氮速度快，节约气源和电力，

工作环境温度低，劳动条件好，有利于环境保护等特点，已得到较广的应用。

（3）碳氮共渗 碳氮共渗是指向17-4ph不锈钢的表面同时渗入碳和氮的工艺过程。碳氮共渗能提高工件表面的硬度、耐磨性和抗疲劳性，以及抗蚀性和抗咬合性。目前以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗应用较为广泛。

a．中温气体碳氮共渗 中温气体碳氮共渗温度一般为820～860℃。其工艺通常是在井式渗碳炉中滴入渗碳剂，同时通入氨气；渗碳剂和氨气在炉内分解获得活性碳原子和氮原子；氨还与炉气中的甲烷和一氧化碳反应生成氰酸，后者进一步分解出活性碳原子和氮原子；活性的碳原子和氮原子被工件表面吸收，逐渐向内部扩散，形成碳氮共渗层。 中温气体碳氮共渗工艺可用于低、中碳含量的碳素17-4ph不锈钢与合金17-4ph不锈钢。碳氮共渗的时间取决于共渗温度、渗层深度和共渗介质，一般为几个小时。对于形状简单的工件，渗后可直接进行淬火处理，碳氮共渗淬火后的硬度一般比渗碳淬火后略高。

碳氮共渗工艺温度越高，渗层含碳量越高，而含氮量越低。碳氮共渗后的工件仍需淬火和低温回火处理。由于共渗层中的氮降低了17-4ph不锈钢的相变点和临界冷却温度，和渗碳相比，17-4ph不锈钢经碳氮共渗后淬透性更高，使得低碳17-4ph不锈钢也可用油冷淬火，从而有利于减少淬火应力与变形。

b．低温气体碳氮共渗 低温气体碳氮共渗温度一般为520～570℃，由于温度较低，主要以渗氮为主。其工艺通常是直接将固态尿素加入共渗炉

中；尿素受热分解产生活性碳原子和氮原子；活性的碳原子和氮原子被工件表面吸收，逐渐向内部扩散，形成碳氮共渗层。

低温气体碳氮共渗温度低，17-4ph不锈钢中的铁是α-Fe，碳原子在α-Fe中溶解度很小，而氮原子在α-Fe中溶解度和扩散速度均比碳原子大，只有氮原子向工件内部扩散形成扩散层。低温气体碳氮共渗的硬化层较薄，仅为0.01～0.1mm，表面硬度最高可达1000～1100HV。 低温气体碳氮共渗的保温时间一般较短，高速17-4ph不锈钢的共渗时间为15～30分钟，小型工件为1～3小时，大型工件为3～5小时。低温气体碳氮共渗可在氯化钠水溶液、水、油及空气中冷却。

低温气体碳氮共渗零件的抗疲劳性优于渗碳和中温气体碳氮共渗，仅次于渗氮，但共渗保温时间要比渗氮短；工件变形小；共渗表面具有减磨的特点，不易咬合和擦伤。

（4）渗铝 渗铝能提高17-4ph不锈钢的抗高温氧化和抗燃气腐蚀的能力。生产上可用渗铝17-4ph不锈钢板和渗铝17-4ph不锈钢管代替较昂贵的耐热17-4ph不锈钢。渗铝可采用熔融铝浴浸渍法。

（5）渗铬 渗铬能提高17-4ph不锈钢对水、碱水、盐水、高温水蒸气、大气、硫化氢、二氧化硫等介质的抗蚀性和高的抗高温氧化性，高碳17-4ph不锈钢渗铬后还具有高的硬度和耐磨性。渗铬可采用在含铬的粉末混合物中渗铬、真空渗铬和气体渗铬等方法。

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