哪些原因会造成Q345B无缝管白亮层不合格

Q345B无缝管白亮层是微米级的氮化铁，即Fe2N、Fe3N、Fe4N，常被称作化合物层，因其在显微镜下观察时呈白亮的颜色，所以又称作白亮层。白亮层也是单纯的ε 相，其耐磨性很好，所以化合物层可以改善抗咬合性、耐磨性、抗腐蚀性能。

我公司零件的白亮层要求3 ～ 10 μm，曾出现无白亮层或白亮层只有1 ～ 3 μm 的问题，该问题最终锁定在炉子的密封性，主要是因为质量流量计和电磁阀之间的连接处漏气而造成的。白亮层不合格的常规分析方法如下：

1、渗氮气氛的影响

离子渗氮气氛中氮和碳的含量是影响化合物层相结构的重要因素。

气氛含氮量对化合物层相结构的影响：随着气氛含氮量增加，化合物层中ε 相增多，白亮层也随之增厚，我们的经验是最佳的N2：H2比例为4：1。含碳量对化合物层的影响：气氛中添加含碳气体将抑制γ 相形成，而得到以ε 相为主或ε 单相结构的化合物层。如气氛中加入丙烷(C3H8) 后，化合物层中ε 相含量迅速增多，基本由ε 单相组成。含碳量再增加则化合物层中开始出现Fe3C；含碳量继续增加，则Fe3C 增多，ε 相就会减少直到完全消失。离子渗氮需要严格控制气氛中含碳量，使之能得到ε单相或ε + 少量Fe3C 的双相组织。这样的组织其硬度和耐磨性均比单纯离子氮化有较大提高。

2、Q345B无缝管成分和组织的影响

随着钢中含碳量及合金元素增加，氮化层中ε相也随之增多。基体组织硬度较高者，渗氮层表面硬度也较高，而且化合物层较厚，其中ε 相也较多。一般来说，调质组织渗氮后化合物层中的ε 相含量比正火组织的少。

3、渗氮保温时间的影响

有些钢化合物层厚度在渗氮初期增长较快，保温2 ～ 4 h 后变化不大。而38CrMoAl 钢化合物层厚度则随时间延长而增厚，保温24 h 后，这种趋势仍然保持着。所以保温时间对化合物层的影响程度要根据平时调试设备时的经验来总结，每种产品在不同的设备中会有些差异。

4、设备的密封性的影响

如果炉内进入空气，空气中大量的O2会优先与Fe 形成化合物，就会直接影响氮化物ε 相的形成。离子氮化是在低压状态下生产的，小于环境的压力，所以炉子的密封性非常重要，否则在真空泵连续工作的作用下，空气就渗入炉内了。设备的主要漏气点有：罩盖的密封处、热电偶的密封处、工艺气体输送途中的各连接处、真空泵阀、质量流量计接头部位或其他密封部位。钟罩式离子氮化设备的压升在实际生产中最好≤0.12 Pa /min(要憋压30 min 以上) ，设备作业指导书要明确操作者需定期憋压检查炉子的密封性。

5、渗氮温度的影响

40Cr 钢渗氮时，从500 ℃上升到560 ℃，化合物层中ε 和γ'均增加；当上升到580 ～ 600 ℃时，ε 相忽然减少，γ'相数量猛增；当温度上升到620 ℃时，γ'相数量急剧减少；而当温度上升到650 ℃以上时，则化合物层分解。这点也是要积累调试验，做好设备档案，供分析问题时参考。

6、气压的影响

离子渗氮的化合物层厚度在某一最佳气压下出现最大值，氮化物ε 相的含量和气压也有类似的关系。如27CrMnTi 钢在530 ℃渗氮，气压为100 Pa 左右时，化合物层中ε 相含量最多；如果气压值上升到120 Pa 以上时，化合物层则会急剧减少。

文章来源：http://www.q345b-gangguan.com

2015年6月29日

山东省龙川钢管制品有限公司