国家标准 GB/T325402016 精密气体渗氮热处理技术要求 Technicalreguirementsforaceuracy-controledgasnitridingheattreatment 2016-02-24发布 2016-09-01实施中毕人民共和国国家质量监督检验检疫总局发布中国国家标准化管厘委员会国家标准
GB/T32540一2016 前言本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本标准由全国热处理标准化技术委员会(SAC/TC75)提出并归口本标准主要起草单位;广东世创金属科技有限公司,北京机电研究所、上海市机械制造工艺研究所有限公司、西安福莱特热处理有限公司本标准参加起草单位;浙江尚鼎工业炉有限公司本标准主要起草人;董小虹,徐跃明陈志强,常玉敏,叶俭、杨鸿飞、王广生,李俏、薛玉娜,叶玉芳
GB/T32540一2016 精密气体渗氮热处理技术要求范围本标准规定了精密气体渗氮的设备要求,设备可靠性要求、工艺要求,质量控制与检验、安全卫生和环保要求,以及节能要求本标准适用于钢件精密气体渗氮规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T230.1金属材料洛氏硬度试验第1部分;试验方法(A,B,C,D,E,F,G、H,K、NT标 GB536液体无水氨 GB/T4340.1金属材料维氏硬度试验第1部分;试验方法 GB5959.1电热装置的安全第1部分;通用要求 GB5959.4电热装置的安全第4部分;对电阻加热装置的特殊要求 (GB/T7232金属热处理工艺术语 GB/T8979纯氮、高纯氮和超纯氮 GB/T9452热处理炉有效加热区测定方法 GB/T10066.！电热设备的试验方法第4部分间接电阻炉 GB/T10067.4电热装置基本技术条件第4部分;间接电阻炉 GB/T11354钢铁零件渗氮层深度测定和金相组织检验 GB/T15318热处理电炉节能监测 GB15735金属热处理生产过程安全、卫生要求 GB/T17358热处理生产电耗计算和测定方法 GB/T18177钢件的气体渗氮 GB/Z18718热处理节能技术导则 GB/T19944热处理生产燃料消耗定额及其计算和测定方法 GB/T27946热处理工作场所空气中有害物质的限值 GB/T30825热处理温度测量术语和定义 GB/T7232界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1 精密气体渗氮aceuracey-eontrolelgasnitriding 通过氮势传感器、氮势控制仪和质量流量计等组成的氮势控制系统,对氨及氨分解气等气源的渗氮实施精确控制氮势的可控气体渗氮
GB/T32540一2016 3.2 氮势传感器nitrogenpotentialsensor 测量气体渗氮炉中炉气氮势的仪表,包括氢分析仪、氢探头,氨红外分析仪等 3.3 氢分析仪hydrogenanalyser 根据氢比氧、氮等其他气体具有较高热导率的特性,按热导率原理制成的测量渗氮气氛中氢含量的仪表 3.4 氢探头hydrogeprobe 包括热导式氢探头和分压式氢探头热导式氢探头是利用热导率特性制成的小型仪表;分压式氢探头是利用氢易于穿透特质膜的特性,测量特质膜管内氢分压,从而测量渗氮气氛中氢含量的仪表设备要求一般要求 4.1 4.1.1渗氮设备的组成渗氮设备可以是单台渗氮炉,也可以是渗氮炉生产线渗氮炉可以是井式炉,密封箱式炉,底装料立式炉、罩式炉等冷却装置可以是单独冷却装置,也可以是渗氮炉内直接气冷加热方式一般为电或燃料加热渗氮炉生产线主要由渗氮炉、冷却装置、清洗机、装卸料机构备料台、气氛系统和控制系统等组成 4.1.2规格型号精密渗氮设备的规格型号通常以结构型式和有效加热区尺寸表示 4.1.3设计和制造渗氮设备设计和制造应符合GB5959.1,GB5959.4,GB/T10067.4的规定 4.1.4设备维修性精密渗氨设备应具有良好的维修性,方便更换损坏的零件和机构如炉罐、导风筒、加热元件、热电偶、氮势传感器、风扇等容易更换,以适应渗氮工艺长时间连续生产的特点采用计算机控制及管理系统的渗氮设备一般应具有设备故障自诊断功能 4.2渗氮炉 4.2.1温度 4.2.1.1渗氮炉的最高温度一般为700 4.2.1.2渗氮炉一般采用多区控制加热、合理设置循环风扇和导风装置,以保证炉温均匀性和气氛均匀性 4.2.1.3有效加热区的炉温均匀性和控温精度应根据工件的热处理要求合理选择,见表1 有效加热区的炉温均匀性应按GB/T9452的规定测定炉子应具有专门的炉温均匀性测试孔
GB/T32540一2016 表1渗氮炉炉温均匀性和控温精度要求工件类别炉温均匀性/ 控温精度/ 重要件士5 士1 -般件士8 士l 4.2.2气氛 4.2.2.1炉内气氛应是可控气氛渗氮气氛由渗氮剂(氨)和载气(氨分解气)组成,氮气为保护气载气及渗氮剂进人炉内应通过流量计计量,并通过质量流量计进行调节和控制氨分解气的分解率应 >99%体积比) 4.2.2.2精密气体渗氮炉采用氮势传感器、氮势控制仪和质量流量计等组成的氮势控制系统控制,应配置有指示、控制和记录炉气氮势的仪表,其仪表的类型和精度原则上应与相应的温度仪表要求相匹配 4.2.2.3氮势控制精度以氨分解率波动来衡量,应控制在士1.5%以内炉子应设有氨分解率测定装置,用于氮势控制精度检验和氨分解气分解率检验氮势与氨分解率的关系见附录A 4.2.2.4炉内构件和料具应采用抗渗氮耐热钢不应对渗氮气氛的稳定产生有害影响 4.2.2.5精密气体渗氮炉有效加热区内渗氮有效硬化层深度均匀性应符合表2规定,检测方法按 GB/T11354的规定表2精密气体渗氮炉有效硬化层深度均匀性要求单位为毫米 C0.1o >0.10且0.20 >0,.20且<0,45 >0,45 渗氮层深度有效硬化层深度偏差士0.01 士0.025 士0.,035 士0.,05 4.2.3密封和隔热 4.2.3.1渗氮炉应有良好密封性,炉内气氛不应有泄漏现象炉膛内压力应保持稳定正压,并可以控制、调节、指示和记录 4.2.3.2渗氮炉炉门、炉盖、炉罩等一般采用水冷耐热耐腐橡胶圈密封 4.2.3.3渗氮炉的表面温升按GB/T10066.4方法测定,并应符合表3要求表3表面温升要求单位为摄氏度炉子部位操作手柄或手轮炉壳表面表面温升 s45 25 4.2.4冷却装置 4.2.4.1冷却装置一般采用炉罐外壁和炉体之间鼓风的炉内直接冷却方式,或同时向工件吹高纯氮气或采用炉气炉外换热器换热冷却方式冷却过程中应防止工件被氧化 4.2.4.2井式炉冷却可采用将工件连同炉罐吊至冷却坑中吹风冷却或缓冷的方法 4.2.4.3罩式炉冷却可采用将渗氮炉加热炉体移走,再罩上一个冷却罩,在冷却罩和炉罐之间鼓风或喷水雾冷却 4.2.4.4底装料立式炉冷却可采用将工件放人专用气冷槽内冷却
GB/T32540一2016 4.2.5其他要求炉子应设置试样取样装置,方便取样,并有防止校准试样发生氧化的措施 4.3清洗设备 4.3.1清洗机根据所选用清洗剂的不同,可以分为水基清洗机和溶剂清洗机 4.3.2清洗机要能够去除油污、污物,切屑等污染物,并有吹(烘)干功能 4.3.3清洗机应设有废油回收装置和废水、废液处理系统 4.4 装卸料机构装卸料机构应确保运行可靠可以自动装卸料,也可以手工装卸料装卸料机构必须设置安全防护装置 4.5供排气系统 4.5.1进气系统包括氨气、氨分解气、氮气等气体组成的供气通道及相应装置每一种气体进气管路都应配置截止阀,减压稳压阀、压力计,流量计等流量计规格应与实际使用量相匹配 4.5.2供气管路应以不同颜色或标牌清楚标识对于有腐蚀性的气体(如氨)管路和阀门应采用不锈钢制品,密封垫应采用耐腐蚀材料管路内壁应清理干净,无污垢和杂质,密封良好,不应有泄漏现象 4.5.3氨气进气管路应设置干燥装置,去除气氛中水分,使水分含量<0.01%,并采取措施保证供气压力稳定 4.5.4排气系统设有排气量控制装置,以控制炉压可调和稳定,保证排气顺畅 4.5.5炉内残余废气可采取加热的方式裂解成氢和氮后点燃排出.也可采用燃气火焰将废气点燃排放等方法,使处理后的废气符合GB/T27946和其他环保规定要求 4.6控制系统 4.6.1加热炉的控制系统应符合GB/T9452对设备和仪表的要求 4.6.2每个加热区内至少有两支热电偶,安装在接近有效加热区处,一支接温度记录仪器,另一支接控温仪器,其中一个仪表具有报警功能 4.6.3精密气体渗氮设备应采用氮势传感器、,氮势控制仪和质量流量计等组成的氮势闭环控制系统，对氨十氨分解气为气源的渗氮工艺实施精确控制 4.6.4控制系统一般应能指示,控制和记录温度,氮势及工艺过程,以实施对温度、气氛、时间、动作等的控制 4.6.5当渗氮热处理工艺要求较高时,一般应采用计算机控制及管理系统对温度、时间、氮势、炉压等工艺参数依工艺要求实现自动控制,具有工艺全过程的监测、记录、存储、修改、编辑,故障自诊断,报警、记录等功能设备可靠性要求渗氮设备故障分类 5.1 渗氮设备故障分类如下一类故障在生产中出现的必须停炉检修的故障 a b) 二类故障在生产中出现的可在不影响生产的情况下修复的故障; 三类故障在生产中出现的属于元器件质量,安装问题或运行不顺畅,经更换或调整即可解 c
GB/T32540一2016 决的故障对于易耗件的正常失效和更换等不视为故障 5.2渗氮设备可靠性指标 5.2.1在6个月内不得出现因设计、制造质量原因引起的一类故障 5.2.2在3个月内不得出现因设计、制造质量原因引起的二类故障 5.2.3在1个月内三类故障不得超过3次 5.2.4在正常使用情况下,炉罐、加热元件寿命一般不低于2年 5.2.5在正常使用情况下,加热炉炉衬的大修期一般不短于5年工艺要求 6.1工艺类型渗氮工艺分为定值可控渗氮、分段可控渗氮、氮势门槛值控制渗氮、动态可控渗氮具体工艺见 GB/T18177可控渗氮 6.2工艺规范 6.2.1渗氮的预备热处理、防渗,试样等应符合GB/T18177的规定 6.2.2根据工件材质、热处理工艺特点和质量要求等,合理确定加热炉有效加热区的温度均匀性和控温精度要求 6.2.3根据工件的特征(材料牌号、处理前的状态,形状和尺寸以及后续加工工序等、热处理技术要求,批量及设备条件等,制定合理的热处理工艺,渗氮温度一般为490C一560C 根据选用渗氮类型确定合理精确氮势控制精密可控渗氮主要是控制有无白亮层的深度，一般分为三级;无白亮层;白亮层<0.013mm;白亮层<0.025mm 控制白亮层分段可控渗氮的氮势K、推荐参考值见附录B 6.3工艺过程要求 6.3.1工件 6.3.1.1工件材料可为碳素钢、合金钢、工模具钢、不锈钢等,常用钢种见GB/T18177有关规定工件材料的化学成分等要求应符合有关标准规定 6.3.1.2工件状态及预备热处理后的组织和性能应符合精密渗氮要求,预备热处理的回火或时效温度应高于渗氮温度30C 6.3.1.3工件形状尺寸、数量应符合要求,外观无裂纹、伤痕、锈斑等缺陷,待渗氮表面的粗糙度一般不大于0.8Am 6.3.2清洗人炉前对工件进行清理和清洗,去除油污、污物、切屑等污染物,并应吹(烘)干清洗过程不能对工件表面产生有害影响 6.3.3局部渗氮件非渗表面防护 6.3.3.1非渗表面可采取镀层防护法、留加工余量防护法,涂料防护法,塞孔法等防止渗氮 6.3.3.2对结构钢可采用镀锡或镀铜防护,不锈钢可采用镀铜,镀镍防护镀铜厚度应>0.025mm,镀锡厚度应>0.0127mm
GB/T32540一2016 6.3.3.3留加工余量防护法一般加工余量为渗层深度1.5一2.0倍 6.3.3.4防渗涂料对工件的防护方法按有关技术文件进行符合精密渗氮要求 6.3.3.5对于盲孔、,深孔件可用石英砂灌满孔腔,再用锥形铜塞或铝合金螺栓防护 6.3.4装炉 6.3.4.1装炉应保证工件处于有效加热区范围内.工件排布和间隔应满足炉气循环畅通的要求 6.3.4.2渗氮工件的渗氮面应设法避免或减少互相接触 6.3.5渗氮 6.3.5.1渗氮加热设备应符合4.1和4.2规定 6.3.5.2氨气应符合GB536优等品的规定氮气应符合GB/T8979纯氮级要求 6.3.5.3根据工件材料,技术要求,生产批量等合理选择渗氮炉各区的温度、氮势或由计算机自动生成工艺 6.3.5.4通过对先期试件的检查,合理确定渗氮工艺参数和过程控制 6.3.5.5通过核验试样,修正渗氮工艺参数和过程控制 6.3.6冷却 6.3.6.1冷却装置应符合4.2.4规定 6.3.6.2根据工件材料、技术要求、生产批量等合理选择冷却装置 6.3.6.3通过先期试件和核验试样检查,合理确定和调整冷却参数 6.3.6.4冷却时应防止工件之间的碰磕,减少变形;冷却后工件应光亮或呈银灰色,表面颜色均匀一致 -般应冷却至150C以下后出炉 6.3.7过程执行情况记录对温度,时间、氮势等工艺参数应按规定作必要记录,并予以保存,必要时应得到有关人员的确认质量控制与检验 7.1质量控制热处理质量控制应符合GB/T30825和本标准的规定 7.2质量检验 7.2.1外观工件表面应无裂纹、伤痕及锈斑,表面光亮,颜色均匀,表面质量满足产品和后续工序的要求 7.2.2硬度 7.2.2.1渗氮件的表面硬度和心部硬度应符合图样要求,表面硬度偏差值应不低于GB/T18177的要求 7.2.2.2硬度测试方法应符合GB/T230.1或GB/T4340.1的要求,按工艺文件规定执行 7.2.3硬化层深度渗氮件硬化层深度应符合图样要求,其偏差值应符合GB/T18177有关规定硬化层深度的测试
GB/T32540一2016 方法应符合GB/T11354的规定 7.2.4金相组织渗氮件的金相组织应达到图样和技术要求的组织要求,其检验方法按GB/T11354的规定白亮层深度按6.2.3和图样要求执行 7.2.5畸变量渗氮件的畸变量应符合图样或技术条件要求 7.2.6其他根据产品要求,可对相应试样作拉伸,弯曲、冲击、扭转,耐磨性和耐蚀性等项目的检测安全卫生和环保要求 8.1安全卫生要求应符合GB15735、GB5959.1、GB5959.4的规定渗氮热处理生产中产生的废水、废液,废气、废渣等应采取措施收集和处理,不应对环境造成不良影响 8.2渗氮炉产生的废气排放应符合4.5.5的规定 8.3清洗机必须设有油水分离装置,以保证清洗油污分离和回收 8.4所有机械传动裸露部分和电器接头裸露部分均应安装防护罩,并保证通风良好 8.5设备发生故障或工艺参数偏离时,应发出声光报警,并应及时排除故障 8.6生产过程中发生停电、停水、停气等意外事故时,设备应有相应的安全措施,以保护人员,设备和工件的安全 8.7在所有可能造成人员伤害的地方设置警告牌化学危险品应存放在专用库房中,设置明显警示标牌,并妥善保管和安全使用 8.8 节能要求 9.1渗氮过程应符合GBZ18718的规定渗氮设备电耗应符合GB/T17358的规定 9.2 9.3渗氮生产电耗和燃料消耗应符合GB/T15318和GB/T19944的规定
GB/T32540一2016 附录A 资料性附录氨十氨分解气渗氮时氮势与氨分解率对照表表A.1给出了氨十氨分解气渗氮时氮势与氨分解率对照表表A.1氨十氨分解气渗氮时氮势与氨分解率对照表序号氨分解率V 氮势K、 0,.10 43.8178 0.20 13,7706 0.30 6.5588 0.40 3.6515 0,50 2.1773 1.3251 0.60 0.70 0.7887 0.80 0.4303 0.90 0.1803 0,.95 0.0831 -V K、 O
GB/T32540一2016 附录B 资料性附录控制白亮层分段可控渗氮的氮势K、推荐参考值表B.1为控制白亮层分段可控渗氮的氮势K、推荐参考值表B,.1控制白亮层分段可控渗氮的氮势K、推荐参考值无白亮层白亮层<0.025 白亮层<0.013 3mmm mm 钢种第一阶段第二阶段第一阶段第二阶段第一阶段第二阶段渗氮钢 0.3一0.8 0.6一l.8 6一l5 l.22.6 4~12 412 中碳合金钢 4~12 0.25~0.7 415 0.6~2.6 4~15 1.24.5 515 5~15 模具钢 0.3一0.8 5一 -15 2.25.5 0.4一0.9 不锈钢 5~15 0,20. 515 0.40.9 碳钢 512 0.8一2.6 1.24.0

精密气体渗氮热处理技术要求GB/T32540-2016

精密气体渗氮热处理技术是一种常用的表面处理技术，可以显著提高钢件的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能。为了规范精密气体渗氮热处理技术的技术要求，国家制定了GB/T32540-2016标准，以下是详细介绍：

一、标准概述

GB/T32540-2016是我国制定的精密气体渗氮热处理技术标准，适用于各类碳素钢、合金钢、不锈钢以及其他特殊材料的气体渗氮热处理工艺。

二、应用范围：

该标准适用于各类碳素钢、合金钢、不锈钢以及其他特殊材料的精密气体渗氮热处理工艺。

三、技术要求

1. 渗氮介质：应用于气体渗氮的介质应是高纯度的、无水分和无氧气等杂质的氮气。

2. 温度范围：温度应在900℃～1150℃之间，具体温度取决于钢件材质、形状、尺寸和要求的硬度值等因素。

3. 渗氮时间：渗氮时间应根据钢件尺寸、材质和要求的硬度值等因素进行确定。

4. 淬火方式：淬火方式应根据钢件材质和要求的硬度值等因素进行选择。

5. 其他技术要求：包括预处理、清洗、干燥、加热速率、保温时间和升温降温等，均需根据实际应用情况进行选择。

四、检验方法

1. 渗层厚度检测：可采用切割法或显微镜法进行。

2. 渗氮层组织检测：可采用金相显微镜、扫描电镜等方法进行。

3. 其他检验方法：包括硬度测试、耐蚀性测试等，可根据具体要求进行选择。

总之，GB/T32540-2016标准对精密气体渗氮热处理技术的技术要求和检验方法进行了全面规范，为精密气体渗氮热处理提供了技术保障。