加速渗氮的方法

加速渗氮的方法

摘要：从优化渗氮钢成分、在渗剂中添加催渗介质、优化渗氮工艺三个方面对加快渗氮的方法做了概括和归纳分析，并提出了几种快速渗氮新技术。

关键词：快速渗氮；工艺；分析

1 前言

渗氮不仅能提高零件的硬度、耐磨性和疲劳强度, 同时还使零件具有良好的红硬性、抗擦伤能力、变形小、尺寸稳定和工件表面呈压应力状态等优点。但是它有生产周期长( 几十至上百小时)这一较大缺点。因此, 热处理工作者一直在不断探索新方法, 以缩短渗氮生产周期。近年来，热处理工作者在缩短渗氮周期方面开展了广泛的研究。

2 快速渗氮的研究思路

钢的渗氮过程和其他化学热处理过程一样，包括渗剂中活性氮的形成反应，渗剂中氮的扩一散，渗氮气氛/钢件相界面的反应，钢中氮的扩散及扩散过程中氮化物的形成等步骤。提高渗氮速度主要是加速渗氮过程的一个或几个步骤。为此可以从优化渗氮钢成分、在渗剂中添加催渗介质、优化渗氮工艺等方面进行。

3 优化渗氮钢成分

研究发现，金属氮化物的稳定性按如下顺序递增(以金属元素为主)：Ni→Co→Fe→Mn→Cr→Mo→V →Nb→Ti→Zr。Ti、V、Mo、Nb和Cr等合金元素能显著提高氮在α- Fe中的溶解度,起强化渗氮层的作用。特别是Ti和V的效果最佳，它们可形成氮化物,改善氮沿渗层分布的均匀性，加速渗氮过程并提高渗层耐磨性。因此，采用这些含形成稳定氮化物的合金元素的快速渗氮钢能成倍缩短工艺周期。[1]

4 在渗剂中添加催渗介质

为了缩短渗氮的时间，我们在渗氮介质中添加一种或几种起催渗作用的物质,即催渗渗氮。稀土催渗是催渗渗氮的有效方法之一。其优点在于渗氮过程中稀土不仅加速氨的分解及［N］的渗入，同时稀土本身也渗入钢中，并使所形成的氮化物形态由片状变为高度弥散的球状，弥散的程度越高，渗氮层的硬度越高，并且硬而不脆。这是因为常规渗氮的渗层中很容易产生脉状组织，氮化物容易沿晶界聚集，尽管渗层表面硬度提高，往往同时使脆性增大。此外，正因为稀土渗氮较常规渗氮硬度高，渗氮温度也可以相应地提高，渗氮速度也自然随之提高了。[2]

5 优化渗氮工艺

5.1 等温渗氮法、二段渗氮法、三段渗氮法、循环两段渗氮法[1]

等温渗氮是最初的渗氮方法，但此工艺时间过长、渗层浅，易产生脆性层。因此发展了二段渗氮法、三段渗氮法来代替等温渗氮。最近有人研究了一种循环两段渗氮新工艺,所谓“循环两段”渗氮是指进行2~4个周期较短的二段渗氮循环，这一新工艺已用于生产。这种工艺渗氮初期采用较低的氨分解率和较低的渗氮温度,使零件表面氮含量提高，气氛与零件表面逐渐达到吸收与扩散的亚稳定平衡。升高温度、加大氨分解率，目的是提高氮的扩散速度,强化氮在渗层中的扩散。持续6 h后，零件表面氮含量降低。此时渗层增长速度极小，不宜再延长保温时间，于是进入第2循环的第1段，即降低温度及氨分解率，恢复气氛的高氮势，并逐渐达到新的亚稳平衡。随后又适时提高温度与氨分解率。如此循环,就能充分利用强渗与扩散的高效率阶段。

5.2 预氧化多段变温快速渗氮[3]

预氧化多段变温快速渗氮工艺是在预氧化催渗和两段循环渗氮工艺基础上发展起来的。渗氮速度主要取决于气氛的氮势、工件表面的吸氮能力和氮在工件内的扩散速度。新工艺利用钢在570℃以下获得致密结构的氧化薄膜，在渗氮初期被还原,生成洁净的新生表面,呈现出很高的化学活性，产生大量能够吸附渗剂的活性位置，同时工件表面还可提供位错露头、台阶和各种表面缺陷的悬键，形成具有较低“势垒”的活性中心，使渗剂的被吸附几率和吸附量增加，促使其分子断键,在渗氮过程中起到了触媒的作用，从而使活性氮原子渗入过程加快。

5.3 离子渗氮

在全球,运用最广泛的这类处理是离子渗氮，它能大大缩短渗氮周期并能较充分地控制渗氮过程。离子渗氮时，工件置于阴极盘上，炉壁为阳极，在阴阳极之间加以数百伏直流/ 脉冲偏压，炉内低压氮氢气体被电离，在电场的作用下以较大的能量轰击工件表面，产生大量的热量把工件加热到一定的温度，同时放电产生的活性氮在工件表面发生吸附、化合、扩散的物理化学反应，获得一定深度的改性层。

离子渗氮在批量处理形状简单的工件时是非常有效的，但其固有的缺点，如保持形状复杂工件处理时的温度均匀性，由于等离子体直接产生在工件上而引起的打弧、边缘效应、空心阴极效应、电场效应、温度测量和电源保护等，阻碍了离子渗氮技术的推广应用。近年来出现了一些新的离子渗氮技术，如活性屏离子渗氮、等离子体源离子渗氮、离子注入离子渗氮等可以解决这一问题。[4]

5.4 高温渗氮

以提高表面硬度和强度为目的的常规气体渗氮工艺温度一般在520℃左右，高温渗氮是指采用更高的工艺温度（一般在540～580℃），在相同的氨分解率下，提高钢件表面的吸氮能力和氮原子在γ′相和γ相中的扩散速度，大幅缩短渗氮时间，提高渗氮效率。[5]

5.5 一些渗氮新工艺[6]

a、电接触加热渗氮

电接触加热渗氮是直接向工件通电加热，可使工件迅速达到渗氮温度，周围氨的温度仍低于分解温度,只有氨与工件表面接触时才能分解产生活性氮原子，这就减少了氨的分解，减轻了氨分解气体的阻碍作用,使活性氮原子保持高浓度和迅速被金属吸收并向内扩散。渗氮工艺时间可缩短到一般炉内渗氮的1/5～1/8。

b、在磁场中渗氮

在磁场中渗氮也可加速渗氮过程，实验表明，在电磁强度为(25～30)×(1000/4π)A/m工频激磁磁场中进行渗氮，比一般纯氨氮化快2～3倍，且可有效地消除钢的脆性,显著提高其疲劳强度和耐磨性，磁场加速氮的原理，被认为是磁场作用，使钢的组织变得具有一定方向性，加速氮在钢中的扩散。

c、高频渗氮

高频渗氮兼有上述两种渗氮方法的优点，而且，工件在高频磁场中还产生磁致伸缩效应，有利于进一步促进氮原子的扩散。这种工艺比较成熟,已成功地应用于小型零件的生产。通常以石英管作渗氮容器，外绕感应圈，渗氮温度通常在500～550℃范围，温度再高，工件硬度下降，氮化时间一般为0.5～3h，继续延长时间，渗层增厚并不明显。

此外还有超声波渗氮、表面预变形渗氮、表面纳米化预处理、激光表面氮化渗氮、微波等离子体渗氮、离子注入渗氮等方法均能有效提高渗氮速度。[7]

参考文献

[1] 高美兰, 白树全. 渗氮技术的现状及发展方向[J]. 《新技术新工艺》·热加工工艺技术与材料研究, 2011, (4): 68-68

[2] 田君, 张奇志, 高军. 催渗技术提高渗氮效率[J]. 热处理, 2011, 26(4): 81-82[3] 危丽琼. 硅烷技术带来涂装工艺突破

[J]. 中国化工报－涂料工业, 2007, 12(25): 007.

[3] 代立新, 马占坡, 王焕琴. 预氧化快速气体渗氮新工艺[J]. 金属热处理, 1997, (9): 30-31

[4] 龙发进, 周, 祎. 离子渗氮新技术的研究现状[J]. 热加工工艺, 2007, 36(6): 61-64

[5] 陈贺, 叶小飞, 刘臻. 快速气体渗氮工艺：高温渗氮和稀土催渗[J]. 金属加工, 2012, (7): 9-10

[6] 闫洪. 钢的渗氮新技术[J]. 四川冶金, 1999, (6): 37-38

[7] 陈玮, 王蕾, 周磊, 王君. 钢的快速渗氮技术研究现状[J]. 武汉科技大学学报(自然科学版) , 2006, 29(3): 227-228

[8] 胡月娣, 赵增爵, 沈介国. 离子渗氮技术及其应用[J]. 热处理, 2009, 24(1): 53-56

[9] 陈方生, 刘玉先. 稀土催渗离子渗氮机理的研究[J]. 金属热处理, 1999, (2): 7-9

[10] 谢飞, 马宝钿, 何家文. 钢的快速深层渗氮研究进展[J]. 材料导报, 1998, 12(5): 19-22

1.高速网络InfiniBand加速大数据应用介绍

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几种常见热处理工艺种类及表面渗氮的技术

几种常见热处理工艺种类及其基本概况_技术资料 时间:2010-05-08 17:07来源:作者:点击: 2次 1．正火：将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。 2．退火annealing：将亚共析钢工件加热至AC3以上20—40度，保温一段时间后，随炉缓慢冷却（或埋在砂中或石灰中冷却）至500度以下在空 1．正火：将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。 2．退火annealing：将亚共析钢工件加热至AC3以上20—40度，保温一段时间后，随炉缓慢冷却（或埋在砂中或石灰中冷却）至500度以下在空气中冷却的热处理工艺。 3．固溶热处理：将合金加热至高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中，然后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。 4．时效：合金经固溶热处理或冷塑性形变后，在室温放置或稍高于室温保持时，其性能随时间而变化的现象。 5．固溶处理：使合金中各种相充分溶解，强化固溶体并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化，以便继续加工成型。 6．时效处理：在强化相析出的温度加热并保温，使强化相沉淀析出，得以硬化，提高强度。 7．淬火：将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使工件在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺。 8．回火：将经过淬火的工件加热到临界点AC1以下的适当温度保持一定时间，随后用符合要求的方法冷却，以获得所需要的组织和性能的热处理工艺。 9．钢的碳氮共渗：碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程。习惯上碳氮共渗又称为氰化，目前以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗（即气体软氮化）应用较为广泛。中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度，耐磨性和疲劳强度。低温气体碳氮共渗以渗氮为主，其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性。 10．调质处理quenching and tempering：一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。调质处理广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。调质处理后得到回火索氏体组织，它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织为优。它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关，一般在HB200—350之间。 11．钎焊：用钎料将两种工件粘合在一起的热处理工艺。 回火的种类及应用 根据工件性能要求的不同，按其回火温度的不同，可将回火分为以下几种： （一）低温回火（150－250度） 低温回火所得组织为回火马氏体。其目的是在保持淬火钢的高硬度和高耐磨性的前提下，降低其淬火内应力和脆性，以免使用时崩裂或过早损坏。它主要用

氮化处理方式比较

一、氮化的机理 氮化是将工件放入大量活性氮原子的介质中，在一定温度与压力下，把氮原子渗入钢件表面，形成富氮硬化层的热处理。 二、氮化的作用 1、氮化能使零件表面有更高的硬度和耐磨性。例如用38CrMoAlA钢制作的零件经氮化处理后表面的硬度可达HV=950—1200，相当于HRC=65—72，而且氮化后的高强度和高耐磨性保持到500—600℃，不会发生显著的改变。 2、能提高抗疲劳能力。由于氮化层内形成了更大的压应力，因此在交变载荷作用下，零件表现出具有更高的疲劳极限和较低的缺口敏感性，氮化后工件的疲劳极限可提高15—35%。 3、提高工件抗腐蚀能力，由于氮化使工件表面形成一层致密的、化学稳定性较高的ε相层，在水蒸气中及碱性溶液中具有高的抗腐蚀性，此种氮化法又简单又经济，可以代替镀锌、发蓝，以及其它化学镀层处理。此外，有些模具经过氮化，不但可以提高耐磨性和抗腐性，还能减少模具与零件的粘合现象，延长模具的工作寿命。 二、氮化的实现方法 1、气体氮化 气体氮化是将工件放入一个密封空间内，通入氨气，加热到500-580℃保温几个小时到几十个小时。氨气在400℃以上将发生如下分解反应：2NH3—→3H2+2[N]，从而炉内就有大量活性氮原子，活性氮原子[N]被钢表面吸收，并向内部扩散，从而形成了氮化层。 以提高硬度和耐磨性的氮化通常渗氮温度为500—520℃。停留时间取决于渗氮层所需要的厚度，一般以0.01mm/h计算。因此为获得0.25—0.65mm的厚度，所需要的时间约为20—60h。提高渗氮温度，虽然可以加速渗氮过程，但会使氮化物聚集、粗化，从而使零件表面层的硬度降低。 对于提高硬度和耐磨性的氮化，在氮化时必须采用含Mo、A、V等元素的合金钢，如38CrMoAlA、38CrMoAA等钢。这些钢经氮很后，在氮化层中含有各种合金氮化物，如：AlN、CrN、MoN、VN等。这些氮化物具有很高的硬度和稳定性，并且均匀弥散地分布于钢中，使钢的氮化层具有很高的硬度和耐磨性。Cr还能提高钢的淬透性，使大型零件在氮化前调质时能得到均匀的机械性能。Mo还能细化晶粒，并降低钢的第二类回火脆性。如果用普通碳钢，在氮化层中形成纯氮化铁，当加热到较高温度时，易于分解聚集粗化，不能获得高硬度和高耐磨性。 抗腐蚀氮化温度一般在600—700℃之间，分解率大致在40—70%范围，停留时间由15分钟到4小时不等，深度一般不超过0.05m m。对于抗腐蚀的氮化用钢，可应用任何钢种，都能获得良好的效果。 2、液体氮化 液体氮化它是一种较新的化学热处理工艺，温度不超过570℃，处理时间短，仅1—3h；而且不要专用钢材，试验表明：40Cr经液体氮化处理比一般淬火回火后的抗磨能力提高50％；铸铁经液体氮化处理其抗磨能力提高更多。不仅如此，实践证明：经过液体氮化处理的零件，在耐疲劳性、耐腐蚀性等方面都有不同程度的提高；高速钢刀具经液体氮化处理，一般能提

十三、钢铁零件渗氮(氮化)后的硬度及厚度检测方法： ----随着工业的

十三、钢铁零件渗氮(氮化）后的硬度及厚度检测方法： ----随着工业的发展，渗氮处理被更多的应用到各行各业，对渗氮处理的检测要求也日益提高。下面为您简单阐述钢铁零件渗氮处理后的硬度及厚度检测。 ----渗氮（气体渗氮、离子渗氮、碳氮共渗、辉光离子氮化）零件的主要技术要求是有效渗氮层深度，表面硬度和局部硬度。某些零件还有渗氮层脆性等级评定要求，完成以上要求，都需显微维氏硬度检测进行测定。 ----渗氮层从金相组织划分，包括从最外层化合物层（白亮层）到扩散层与基体组织明显分界处为止的深度。显微维氏硬度检测，依据从工件表面测至与基体有明显界定硬度值处的垂直距离。 ----渗氮层深度以字母DN表示。 渗氮层深度硬度检测方法： 1、试样的准备 a、试样应从渗氮零件上切取，如工件不能破坏，也可用与零件相同材料和相同处理工艺的小试样切取后检测。 b、试样切取时要注意，应垂直渗氮层表面取样（详见金相试样取样方法），取样后进行必要的磨抛处理，在磨抛过程中应注意冷却，不能使工件过热，边缘不要出现倒角等。 c、检查渗氮层脆性的试样，表面粗糙度要求>Ra0.25-0.63um，但不允许把表面化合物层磨掉。 2、检测 a、根据国标规定，一般选用显微硬度计，检测力通常选用0.3--1KG，从试样表面测至比基体维氏硬度值高50HV 处的垂直距离为渗氮层厚度。（通常采用梯式硬度测法，即从试样表面开始，每间隔一定距离打一点） b、基体硬度的取点与测定，一般在3倍左右渗氮层深度的距离处测得的硬度值(至少取3点，平均值)做为基体硬度值。 c、对于渗氮层硬度变化很平缓的钢种，（如碳钢、低碳合金钢制件），其渗氮层深度可以从试样表面沿垂直方向测至比基体维氏硬度高30HV处。 d、当渗氮层深度有的特别浅，有的则较深时，检测力可以在0.2KG范围内选择(并注明，如HV0.2) e、结果的表示，渗氮层深度用字母DN表示，深度以毫米计，取小数点后两位。（如：0.35DN 300HV0.3，表示渗氮层厚度为0.35mm，界限硬度值为300HV，检测力为0.3KG）。 f、一般零件推荐的最小有效渗氮层深度（DN）及上偏差表 单位/mm 3、总渗氮层深度 ----是指氮渗入的总深度，一般是指从表面测量到与基体硬度或组织有明显差别处的垂直距离，单位为mm，包括化合物层和全部扩散层。当零件以化合物层厚度替代DN要求时，应特别说明。厚度要求随零件服役条件不同而变4、化合物层厚度 ----化合物层主要是Fe3N及少量Fe4N和Fe3C相所组成，化合物层硬度较高，提高了零件耐磨性和抗蚀性能。 一般零件推荐的化合物层厚度及公差表（单位/mm）

渗氮与氮化处理

渗氮 渗氮，是在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。常见有液体渗氮、气体渗氮、离子渗氮。传统的气体渗氮是把工件放入密封容器中，通以流动的氨气并加热，保温较长时间后，氨气热分解产生活性氮原子，不断吸附到工件表面，并扩散渗入工件表层内，从而改变表层的化学成分和组织，获得优良的表面性能。如果在渗氮过程中同时渗入碳以促进氮的扩散，则称为氮碳共渗。常用的是气体渗氮和离子渗氮。 原理应用 渗入钢中的氮一方面由表及里与铁形成不同含氮量的氮化铁，一方面与钢中的合金元素结合形成各种合金氮化物，特别是氮化铝、氮化铬。这些氮化物具有很高的硬度、热稳定性和很高的弥散度，因而可使渗氮后的钢件得到高的表面硬度、耐磨性、疲劳强度、抗咬合性、抗大气和过热蒸汽腐蚀能力、抗回火软化能力，并降低缺口敏感性。与渗碳工艺相比，渗氮温度比较低，因而畸变小，但由于心部硬度较低，渗层也较浅，一般只能满足承受轻、中等载荷的耐磨、耐疲劳要求，或有一定耐热、耐腐蚀要求的机器零件，以及各种切削刀具、冷作和热作模具等。渗氮有多种方法，常用的是气体渗氮和离子渗氮。 钢铁渗氮的研究始于20世纪初，20年代以后获得工业应用。最初的气体渗氮，仅限于含铬、铝的钢，后来才扩大到其他钢种。从70年代开始，渗氮从理论到工艺都得到迅速发展并日趋完善，适用的材料和工件也日益扩大，成为重要的化学热处理工艺之一。

气体渗氮 一般以提高金属的耐磨性为主要目的，因此需要获得高的表面硬度。它适用于38CrMoAl等渗氮钢。渗氮后工件表面硬度可达HV850～1200。渗氮温度低，工件畸变小，可用于精度要求高、又有耐磨要求的零件，如镗床镗杆和主轴、磨床主轴、气缸套筒等。但由于渗氮层较薄，不适于承受重载的耐磨零件。 气体参氮可采用一般渗氮法（即等温渗氮）或多段（二段、三段）渗氮法。前者是在整个渗氮过程中渗氮温度和氨气分解率保持不变。温度一般在480～520℃之间,氨气分解率为15～30%,保温时间近80小时。这种工艺适用于渗层浅、畸变要求严、硬度要求高的零件，但处理时间过长。多段渗氮是在整个渗氮过程中按不同阶段分别采用不同温度、不同氨分解率、不同时间进行渗氮和扩散。整个渗氮时间可以缩短到近50小时，能获得较深的渗层，但这样渗氮温度较高，畸变较大。 还有以抗蚀为目的的气体渗氮，渗氮温度在 550～700℃之间,保温 0.5～3小时，氨分解率为35～70%，工件表层可获得化学稳定性高的化合物层，防止工件受湿空气、过热蒸汽、气体燃烧产物等的腐蚀。 正常的气体渗氮工件，表面呈银灰色。有时，由于氧化也可能呈蓝色或黄色，但一般不影响使用。 离子渗氮

网络硬件加速器在自动驾驶计算平台的作用

网络硬件加速器在自动驾驶计算平台的作用 近几十年来，图形处理器（GPU）已从最初作为大型电玩的视频显示适配器演进为一个强大的计算中心，并且正在推动人工智能和机器学习的发展，包括从石油和天然气勘探到自然语言处理等众多领域的计算工作。如今，GPU正在自动驾驶和先进驾驶辅助系统（ADAS）技术的发展中扮演着越来越重要的作用。 在本文中，我们将介绍神经网络硬件加速器在自动驾驶计算平台的重要作用，他可以将极高性能和极低功耗完美结合在一起。 你或许想知道GPU是如何从电子游乐场走向前沿科学研究和自动驾驶汽车的？GPU作为处理大数据工作负载的首选处理器而逐渐崛起，归因于传统中央处理器（CPU）和GPU之间存在一些基本的架构差异。GPU是一种专用的微处理器，最初是为渲染游戏中的视觉效果和3D图形而设计，这些游戏需要强大的计算能力来显示实时动作效果。为了提供这种能力，GPU使用数千个小型高效的内核来实现可同时处理大量数据的大规模并行架构。 相比之下，典型的CPU仅由几个内核和大量高速缓存组成，通常设计为一次只处理几个软件线程。CPU针对顺序串行处理进行了优化，更适合于通用的计算工作。然而，当涉及同时处理大量数据时，GPU则更胜一筹。 GPU凭借数百个内核能够并行处理数千个线程，与典型CPU的性能相比，GPU 可以将某些软件的性能提高20倍以上。越来越多出现的情况是，我们期望计算机为我们解决那些具有挑战性的计算问题都具有固有的并行结构——可以想想 大量的视频处理、图像分析、信号处理和机器学习等流程，它们都必须能可靠、实时地运行才可以确保实现汽车自动驾驶。在诸如电池供电的电动汽车等功率受限的系统中，GPU往往能够在实现这种处理速度的同时提供比CPU更高的能效和成本效益，这一点也很重要。 GPU是为ADAS量身定制的 GPU非常适合汽车自动驾驶和ADAS技术对处理能力的要求，尤其是在图像分析和并行信号处理方面。对于起初为游戏而开发的GPU而言，图像处理是其最擅长的领域。事实上，就计算方面来讲，几乎任何密集并行计算都适合用GPU来处理。 ADAS平台可以利用GPU ai服务器的图形计算能力去实时处理和分析传感器数据。 这些离散传感器包括： ?光探测和测距（激光雷达），用脉冲激光测量到目标的距离。 ?无线电探测和测距（雷达），与激光雷达类似，但使用无线电波代替激光。 ?红外（IR）摄像系统，使用热成像技术在黑暗中进行感知。 所有这些使ADAS能够更好地解析环境，并且可提升系统辅助驾驶员和维护自动驾驶汽车安全性的能力。自动驾驶汽车分为6个级别，从完全没有自动化的0

零件的氮化处理相关知识

氮化处理 又称为扩散渗氮。气体渗氮在1923年左右，由德国人Fry首度研究发展并加以工业化。由於经本法处理的制品具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温，其应用围逐渐扩大。例如钻头、螺丝攻、挤压模、压铸模、鍜压机用鍜造模、螺桿、连桿、曲轴、吸气及排气活门及齿轮凸轮等均有使用。 一、氮化用钢简介 传统的合金钢料中之铝、铬、钒及钼元素对渗氮甚有帮助。这些元素在渗氮温度中，与初生态的氮原子接触时，就生成安定的氮化物。尤其是钼元素，不仅作为生成氮化物元素，亦作为降低在渗氮温度时所发生的脆性。其他合金钢中的元素，如镍、铜、硅、锰等，对渗氮特性并无多大的帮助。一般而言，如果钢料中含有一种或多种的氮化物生成元素，氮化后的效果比较良好。其中铝是最强的氮化物元素，含有0.85～1.5％铝的渗氮结果最佳。在含铬的铬钢而言，如果有足够的含量，亦可得到很好的效果。但没有含合金的碳钢，因其生成的渗氮层很脆，容易剥落，不适合作为渗氮钢。 一般常用的渗氮钢有六种如下： （1）含铝元素的低合金钢（标准渗氮钢） （2）含铬元素的中碳低合金钢 SAE 4100，4300，5100，6100，8600，8700，9800系。 （3）热作模具钢（含约5％之铬） SAE H11 （SKD – 61）H12，H13 （4）肥粒铁及麻田散铁系不锈钢SAE 400系 （5）奥斯田铁系不锈钢 SAE 300系 （6）析出硬化型不锈钢 17 - 4PH，17 – 7PH，A – 286等 含铝的标准渗氮钢，在氮化后虽可得到很高的硬度及高耐磨的表层，但其硬化层亦很脆。相反的，含铬的低合金钢硬度较低，但硬化层即比较有韧性，其表面亦有相当的耐磨性及耐束心性。因此选用材料时，宜注意材料之特徵，充分利用其优点，俾符合零件之功能。至於工具钢如H11（SKD61）D2（SKD – 11），即有高表面硬度及高心部强度。 二、氮化处理技术： 调质后的零件，在渗氮处理前须澈底清洗乾净，兹将包括清洗的渗氮工作程序分述如下： （1）渗氮前的零件表面清洗 大部分零件，可以使用气体去油法去油后立刻渗氮。但在渗氮前之最后加工方法若採用抛光、研磨、磨光等，即可能产生阻碍渗氮的表面层，致使渗氮后，氮化层不均匀或发生弯曲等缺陷。此时宜採用下列二种方法之一去除表面层。第一种方法在渗氮前首先以气体去油。然后使用氧化铝粉将表面作abrassive cleaning 。第二种方法即将表面加以磷酸皮膜处理（phosphate coating）。（2）渗氮炉的排除空气 将被处理零件置於渗氮炉中，并将炉盖密封后即可加热，但加热至150℃以前须作炉排除空气工作。 排除炉的主要功用是防止氨气分解时与空气接触而发生爆炸性气体，及防止被处理物及支架的表面氧化。其所使用的气体即有氨气及氮气二种。 排除炉空气的要领如下：

迭代法的加速

6.5 迭代法的加速 一、教学目标及基本要求 通过对本节的学习，使学生掌握方程求根迭代法的加速。 二、教学内容及学时分配 本章主要介绍线性方程求根的迭代法的加速方法。要求 1．了解数值分析的研究对象、掌握误差及有关概念。 2．正确理解使用数值方法求方程的解的基本思想、数学原理、算法设计。 3．了解插值是数值逼近的重要方法之一，正确理解每一种算法的基本思想、计算公式、算法设计、程序框图设计和源程序。 4．掌握数值积分的数学原理和程序设计方法。 5．能够使用数值方法解决一阶常微分方程的初值问题。 6．理解和掌握使用数值方法对线性方程组求解的算法设计。 三、教学重点难点 1．教学重点：非线性方程迭代收敛性与迭代加速、牛顿法。 2. 教学难点：迭代的收敛性。 四、教学中应注意的问题 多媒体课堂教学为主。适当提问，加深学生对概念的理解，迭代加速的算法实现。 五、教案正文 6.1 迭代公式的加工 迭代过程收敛缓慢，计算量将很大，需要进行加速。 设k x 是根*x 的某个近似值，用迭代公式校正一次得()k k x x ?=+1，假设) ('x ?

在所考察得范围内变化不大，其估计值为L ，则有： k k k k x L L x L x x x L x x ---≈?-≈-++111)(1**1* 有迭代公式k k k x L L x L x ---=++11111 ，是比1+k x 更好的近似根。这样加工后的计算过程为： 迭代()k k x x ?=+1 改进k k k x L L x L x ---= ++11111 合并的])([111k k k Lx x L x --=+? 例3 P133 6.2 埃特金算法 上述加速方法含有导数()x '?，不便于计算。设将迭代值()k k x x ?=+1再迭代一次，又得() 11~++=k k x x ?，由于)(~1*1*++-≈-k k x x L x x 又)(*1*k k x x L x x -≈-+，消去L 得 k k k k k k k k k k x x x x x x x x x x x x x x x +---≈?--≈--++++++++112 111*1**1*1*2~)~(~~ 计算过程如下： 迭代()k k x x ?=+1 迭代()11~++=k k x x ? 改进k k k k k k k x x x x x x x +---=++++++11211112~)~(~ 小结：这节课我们主要介绍了线性方程组迭代法加速的基本思想及其常用的几种迭代方法。要求大家掌握埃特金算法及其收敛速度，收敛的阶。 作业：课后作业10-13

系统加速技巧

谁都希望计算机一开机就可以立即进入Windows 系统而不用等待，或者是系统在使用的时候不会越来越慢，但由于种种原因常常使这些愿望不能实现，甚至一开机就死机或者用着用着就越来越慢的情况也经常发生。其实有些时候Windows 启动速度缓慢并不是它本身的问题，而是一些设备或软件造成的。本文就是软件、硬件和病毒三大方面来分析系统速度变慢的原因，并且提供了针对系统的加速技巧。 一、软件篇 1、设定虚拟内存 硬盘中有一个很宠大的数据交换文件，它是系统预留给虚拟内存作暂存的地方，很多应用程序都经常会使用到，所以系统需要经常对主存储器作大量的数据存取，因此存取这个档案的速度便构成影响计算机快慢的非常重要因素！一般Windows预设的是由系统自行管理虚拟内存，它会因应不同程序所需而自动调校交换档的大小，但这样的变大缩小会给系统带来额外的负担，令系统运作变慢！有见及此，用户最好自定虚拟内存的最小值和最大值，避免经常变换大小。要设定虚拟内存， 在“我的电脑”上按右键选择“属性”，在“高级”选项里的“效能”的对话框中，对“虚拟内存”进行设置。 2、彻底删除程序 大家都知道，如果想删除某些程序，可到“添加/删除程序”中进行操作，但大家又知不知道，它只会帮你删除程序，而不会帮你删除该程序的注册码和一些登录项目呢？要彻底删除程序，要找回些“专业”软件来删除！symantec公司出品的nortonuninstall，因为有某部份破坏了某些删除软件的版权，故此全世界已停止出售，正因如此，symantec才出了cleansweep，不过论功能上，还是nortonuninstall更胜一寿！言归正传，其实除了这两个软件外，还有很多同类软件都能有效地删除程序。 3、检查应用软件或者驱动程序 有些程序在电脑系统启动会时使系统变慢。如果要是否是这方面的原因，我们可以从“安全模式”启动。因为这是原始启动，“安全模式”运行的要比正常运行时要慢。但是，如果你用“安全模式”启动发现电脑启动速度比正常启动时速度要快，那可能某个程序是导致系统启动速度变慢的原因。 4、桌面图标太多会惹祸 桌面上有太多图标也会降低系统启动速度。Windows每次启动并显示桌面时，都需要逐个查找桌面快捷方式的图标并加载它们，图标越多，所花费的时间当然就越多。同时有些杀毒软件提供了系统启动扫描功能，这将会耗费非常多的时间，其实如果你已经打开了杀毒软件的实时监视功能，那么启动时扫描系统就显得有些多余，还是将这项功能禁

氮化优点及常见缺陷原因分析工艺制定

离子氮化及优点，常见缺陷及原因分析，工艺制定 离子氮化是由德国人B.Berghaus于1932年发明的。该法是在0.1～10Torr （Torr = 133.3 Pa）的含氮气氛中，以炉体为阳极，被处理工件为阴极，在阴阳极间加上数百伏的直流电压，由于辉光放电现象便会产生象霓红灯一样的柔光覆盖在被处理工件的表面。此时，已离子化了的气体成分被电场加速，撞击被处理工件表面而使其加热。同时依靠溅射及离子化作用等进行氮化处理。 离子氮化法与以往的靠分解氨气或使用氰化物来进行氮化的方法截然不同，作为一种全新的氮化方法，现已被广泛应用于汽车、机械、精密仪器、挤压成型机、模具等许多领域，而且其应用范围仍在日益扩大。 离子氮化法具有以下一些优点： ①由于离子氮化法不是依靠化学反应作用，而是利用离子化了的含氮气体进行氮化处理，所以工作环境十分清洁而无需防止公害的特别设备。因而，离子氮化法也被称作二十一世纪的“绿色”氮化法。 ②由于离子氮化法利用了离子化了的气体的溅射作用，因而与以往的氮化处理相比，可显著的缩短处理时间（离子渗氮的时间仅为普通气体渗氮时间的1/3～1/5）。 ③由于离子氮化法利用辉光放电直接对工件进行加热，也无需特别的加热和保温设备，且可以获得均匀的温度分布，与间接加热方式相比加热效率可提高2倍以上，达到节能效果（能源消耗仅为气体渗氮的40～70％）。 ④由于离子氮化是在真空中进行，因而可获得无氧化的加工表面，也不会损害被处理工件的表面光洁度。而且由于是在低温下进行处理，被处理工件的变形量极小，处理后无需再行加工，极适合于成品的处理。 ⑤通过调节氮、氢及其他（如碳、氧、硫等）气氛的比例，可自由地调节

渗氮及氮化处理

渗氮及氮化处理

渗氮 渗氮，是在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。常见有液体渗氮、气体渗氮、离子渗氮。传统的气体渗氮是把工件放入密封容器中，通以流动的氨气并加热，保温较长时间后，氨气热分解产生活性氮原子，不断吸附到工件表面，并扩散渗入工件表层内，从而改变表层的化学成分和组织，获得优良的表面性能。如果在渗氮过程中同时渗入碳以促进氮的扩散，则称为氮碳共渗。常用的是气体渗氮和离子渗氮。 原理应用 渗入钢中的氮一方面由表及里与铁形成不同含氮量的氮化铁，一方面与钢中的合金元素结合形成各种合金氮化物，特别是氮化铝、氮化铬。这些氮化物具有很高的硬度、热稳定性和很高的弥散度，因而可使渗氮后的钢件得到高的表面硬度、耐磨性、疲劳强度、抗咬合性、抗大气和过热蒸汽腐蚀能力、抗回火软化能力，并降低缺口敏感性。与渗碳工艺相比，渗氮温度比较低，因而畸变小，但由于心部硬度较低，渗层也较浅，一般只能满足承受轻、中等载荷的耐磨、耐疲劳要求，或有一定耐热、耐腐蚀要求的机器零件，以及各种切削刀具、冷作和热作模具等。渗氮有多种方法，常用的是气体渗氮和离子渗氮。 钢铁渗氮的研究始于20世纪初，20年代以后获得工业应用。最初的气体渗氮，仅限于含铬、铝的钢，后来才扩大到其他钢种。从70年代开始，渗氮从理论到工艺都得到迅速发展并日趋完善，适用的材料和工件也日益扩大，成为重要的化学热处理工艺之一。

气体渗氮 一般以提高金属的耐磨性为主要目的，因此需要获得高的表面硬度。它适用于38CrMoAl等渗氮钢。渗氮后工件表面硬度可达HV850～1200。渗氮温度低，工件畸变小，可用于精度要求高、又有耐磨要求的零件，如镗床镗杆和主轴、磨床主轴、气缸套筒等。但由于渗氮层较薄，不适于承受重载的耐磨零件。 气体参氮可采用一般渗氮法（即等温渗氮）或多段（二段、三段）渗氮法。前者是在整个渗氮过程中渗氮温度和氨气分解率保持不变。温度一般在480～520℃之间,氨气分解率为15～30%,保温时间近80小时。这种工艺适用于渗层浅、畸变要求严、硬度要求高的零件，但处理时间过长。多段渗氮是在整个渗氮过程中按不同阶段分别采用不同温度、不同氨分解率、不同时间进行渗氮和扩散。整个渗氮时间可以缩短到近50小时，能获得较深的渗层，但这样渗氮温度较高，畸变较大。 还有以抗蚀为目的的气体渗氮，渗氮温度在 550～700℃之间,保温 0.5～3小时，氨分解率为35～70%，工件表层可获得化学稳定性高的化合物层，防止工件受湿空气、过热蒸汽、气体燃烧产物等的腐蚀。 正常的气体渗氮工件，表面呈银灰色。有时，由于氧化也可能呈蓝色或黄色，但一般不影响使用。 离子渗氮

加速收敛方法概述

加速收敛方法概述 1 当地时间步长法 原理： 根据稳定性条件，对于方程的显示时间推进必须遵循Courant条件。为了增加时间步长，提高收敛效率，采用当地时间步长。当地时间步长方法就是在时间推进求解每个网格上的数值解时，采用该网格单元满足稳定性条件的最小时间步长，而不是整个计算域内的所有结点都满足稳定性条件的最小时间步长，这可以大大减少计算量。 U IJ t =R IJ U ij n+1?U ij n ?t =R ij 原来时间步长：?t~min CFL?x λ 受制于最小空间步长。边界层近壁空间网格y w+≈1 ?x~10?4 ~10?6, 因此?t也很小，计算速度慢。 当地时间步长：每点采用不同的时间步长推进 U ij n+1?U ij n （?t） ij =R ji 数值方法： S表示该网格单元面积，n表示该网格单元的边法向，c表示当地声速，CFL为Courant数。适用性： 对定常问题，收敛后不影响计算精度，可大幅加速收敛。 2多重网格方法 多重网格时近几十年来发展起来的一种加速收敛方法。它先被用于加速收敛椭圆型问题，该方法能够使得迭代矩阵的谱半径与网格间距无关。随着计算流体力学的发展，多重网格在求解欧拉方程、N-S方程过程中得到了应用：Jamson等人首先将其运用到中心差分格式中，并结合runge-kutta法加速了收敛：D.J Marviplis等人将其运用到非结构网格中，并取得了较好的效果。 多重网格算法的基本思想是引入一系列连续变粗的网格，并将其计算流场发展的部分任务转移到粗网格上进行。细网格上的低频误差在粗网格上相当于高频误差，因此用一种消除高频误差的有效方法，在各自的网格上消除相对于该网格的高频误差，但对细网格而言，就消除了一系列频率的误差。这样做的目的有两个好处： （1）在粗网格上推进一步所需要的时间要少得多，工作量小，提高计算效率； （2）在粗网格上空间步长大，推动了解的快速发展，从而使得迭代较少的步数就可能将误差推到计算域外。 这两个优点皆能加速流场的发展，使得迭代的步数较少，减少了工作量。具体的执行是在粗网格与密网格上交替进行。 多重网格的缺点之一是难以表达粗网格与密网格之间的几何关系。尤其对非结构网格，由于

渗氮工艺

渗氮工艺的应用研究 渗氮又称氮化，指使氮原子渗入钢铁工件表层内的化学热处理工艺，其目的是提高零件表面硬度和耐磨性，以及提高疲劳强度和抗腐蚀性。它是利用氨气在加热时分解出活性氮原子，被零件吸收后在其表面形成氮化层，同时向心部扩散。氮化通常利用专门设备或井式渗氮炉来进行。气体渗氮在１９２３年左右，由德国人Ｆｒｙ首度研究发展并加以工业化，目前渗氮从理论到工艺都得到迅速发展并日趋完善，适用的材料和工件也日益扩大。由于经渗氮处理的制品具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性、耐高温性、抗咬合性、抗大气和过热蒸汽腐蚀能力、抗回火软化能力，并降低缺口敏感性，与渗碳工艺相比，渗氮温度比较低，因而工件畸变小，已成为重要的化学热处理工艺之一，广泛应用于机械、冶金和矿山等行业的齿轮、凸轮、曲轴、工具、冷作模具、热作模具等零件和产品的表面处理。 一、氮化常用材料 传统的合金钢材料中的铝、铬、钒及钼元素在渗氮过程中，与初生态的氮原子接触时，就能生成安定的氮化物，尤其是钼元素，不仅是生成氮化物元素，还能降低在渗氮时所产生的脆性。其他合金钢中的元素，如镍、铜、硅、锰等，对渗氮特性并无多大的帮助。一般而言，如果钢料中含有一种或多种的氮化物生成元素，氮化后的效果比较良好。其中铝是最强的氮化物元素，含有０．８５～１．５％铝的渗氮结果最佳，如果有足够的铬含量，亦可得到很好的效果，没有含合金的碳钢，因其生成的渗氮层很脆，容易剥落，不适合作为渗氮钢。 二、渗氮过程控制 １．渗氮前的零件表面清洗 通常使用气体去油法去油后立刻渗氮 ２．排除渗氮炉中的空气 将被处理零件置于渗氮炉中，并将炉盖密封后即可加热，但加热至１５０℃以前须作排除炉内空气工作。排除炉内空气的主要目的是使参与渗氮处理的气体

迭代加速技术

四川理工学院《数值计算方法》课程设计 题目迭代加速技术 专业数学与应用数学 班级2013级1班 姓名高尚牟庆张玉玲

一、摘要 (2) 二、应用计算方法的基本原理 (3) 2.1.Aitken加速法 (3) 2.1.1算法描述 (3) 2.2.Steffensen迭代法 (3) 2.2.1算法描述 (3) 三、例题的计算及结果 (4) 3.1.Aitken加速法迭代法在水力计算中的应用 (4) 3.1.1收缩水深的计算 (4) 3.2用Steffensen迭代法计算方程的近似解 (5) 3.2.1用Steffensen迭代法计算31 =-在0 1.5 x x x=附近的近似解 (5) 四、总结及心得体会 (6) 五、参考文献 (6)

一、摘要 本设计报告主要围绕Aitken加速法和Steffensen 迭代法展开。 在生活中面对实际问题时，常常遇到非线性方程的求解问题，为此，我们常使用迭代技术求解，但一般的迭代技术不一定收敛且收敛速度慢，带来大量的计算问题，为了提高计算效益，我们采用迭代加速技术求解此类问题，迭代加速技术有Aitken加速法和Steffensen迭代法，其中Steffensen迭代法将Aitken加速技巧与不动点迭代相结合，更易于计算。 首先根据方程构造一个迭代函数，根据基本原理中两种加速迭代格式公式进 行迭代，最终得到结果。最后我们对本次课程设计进行了总结，总结了程序的优 缺点并对本次试验过程中遇到的问题及困难进行了解答，此外我们还写出了对本 次课程设计的心得体会。

二、应用计算方法的基本原理 2.1.Aitken 加速法 2.1.1算法描述 Aitken 加速法是一个很重要的加速法，他是基于简单迭代法的迭代函数构造新的迭代函数而产生的。 设{}k x 是一个线性收敛的序列，收敛于方程()x x ?=的根*x ，因{}k x 线性收敛于根*x ，故对充分大的k ，有 )0(* * 1≠≈--+c c x x x x k k （1） c x x x x k k ≈--++* 1* 2 （2） 由上面两式得 ≈--+* *1x x x x k k *1* 2x x x x k k --++ （3） 解得 k k k k k k k k k k k k x x x x x x x x x x x x x +--- =+--≈+++++++++122122122 1 2* 2)(2 （4） 或 k k k k k k x x x x x x x +--- ≈++++122 12* 2)( （5） 把式（4）右端的值作为新的近似值k x ~，可望获得更好的近似结果，于是提 出Aitken 加速方案。 迭代： 1()k k x x ?+= （6） 在迭代： 21()k k x x ?++= （7） 加速： k k k k k k k x x x x x x x +--- ≈+++122 12)(~ （8） 2.2.Steffensen 迭代法 2.2.1算法描述 Steffensen 迭代法主要用于改善线性收敛或不收敛迭代。现在，针对一种不动点迭代函数?，其不动点为*x ，由0x 出发构建迭代公式

渗氮、渗碳工艺

1?前面已经提到了约99%的自攻螺钉采用碳钢，即渗碳钢制造；其中自钻自攻螺钉也可以采用热处理钢制造（实际上生产企业大多采用渗碳钢，目前国内外大多采用C1018，C1022等材料来制造自攻螺钉各类产品 1、普通自攻螺钉的机械性能 （1）ISO2702、GB/T3098.5、DIN267T12 ①表面硬度：≥450HV0.3。 ②芯部硬度：≤ST3.9：270～390HV5，＞ST3.9：270～390HV10。 ③渗碳层深度：。 M2.5 0.04～0.12mm M3: 0.05～0.18mm M4～M5: 0.10～0.25mm M6～M8: 0.15～0.28mm 2、纤维板钉的机械性能 （1）表面硬度：450～750HV0.3。 （2）芯部硬度：2.5mm～4mm: 320～450HV5；4.5mm～6mm: 320～450HV10。 （3）渗碳层深度：2.5mm～3mm：0.05～0.18mm；3.5mm～6mm：0.10～0.23mm。 （4）破坏扭矩：2.5mm：≥1.0Nm 3mm：≥1.5Nm 3.5mm：≥2.0Nm 4mm：≥3.0Nm 4.5mm：≥4.3Nm 5mm：≥6.2Nm 6mm：≥10.8Nm （5）弯折角试验：≥15°。 3、墙板自攻螺钉机械性能 （1）表面硬度：≥560HV0.3。 （2）渗碳层深度： 0.05～0.10mm。 （3）拧入性:拧入转速:2000～3000r/min；轴向总推力：150±3 N；板厚：0.6mm；拧入时间≤1s。 （4）破坏扭矩 3.5（6#）：≥2.8Nm, 4.2(8#)：≥4.2Nm 3.9（7#）：≥3.4Nm, 4.8(10#)：≥6Nm 一?渗碳工艺(气体渗碳——煤油)：? 渗碳钢的碳含量一般在0.12%~0.25%之间，其所含主要合金元素一般是铬、锰、镍、钼、钨、钛等。? ○ 1?把炉温升到800℃左右，断开电源打开炉盖，放入装好工件的工装，关闭炉盖升温到930℃左右。在升温过程中，打开风扇及煤油阀门，以每分钟160滴的速度滴入炉内，进行排气，同时打开试样孔和排气管并点燃排气火焰。排气时间一般为60~80分钟（保证温度到渗碳温度还要排气30分钟左右）；? ○ 在渗碳过程中要随时注意火焰形状，正常的火焰是：火焰呈金黄色，无力不熄灭（断续熄灭，说明水气高了），火苗无黑焰和火星，火苗长100~150mm；若火苗出现火星，说明炉内炭黑过度；火苗过长、尖端外缘呈亮白色，说明渗碳剂供量过多；火苗短、外缘呈浅蓝色并有透明，说明渗碳剂供量不足或炉子漏气。 渗碳工艺曲线说明如下：? 赶气：其目的是赶走炉内空气，使炉内空气恢复到工艺规定的碳势气氛。?保温：其目的是使炉内工件温度均匀。保温时间一般是40min到1h。? 渗碳温度和渗碳时间：渗碳温度一般为

加速渗氮的方法

加速渗氮的方法 摘要：从优化渗氮钢成分、在渗剂中添加催渗介质、优化渗氮工艺三个方面对加快渗氮的方法做了概括和归纳分析，并提出了几种快速渗氮新技术。 关键词：快速渗氮；工艺；分析 1 前言 渗氮不仅能提高零件的硬度、耐磨性和疲劳强度, 同时还使零件具有良好的红硬性、抗擦伤能力、变形小、尺寸稳定和工件表面呈压应力状态等优点。但是它有生产周期长( 几十至上百小时)这一较大缺点。因此, 热处理工作者一直在不断探索新方法, 以缩短渗氮生产周期。近年来，热处理工作者在缩短渗氮周期方面开展了广泛的研究。 2 快速渗氮的研究思路 钢的渗氮过程和其他化学热处理过程一样，包括渗剂中活性氮的形成反应，渗剂中氮的扩一散，渗氮气氛/钢件相界面的反应，钢中氮的扩散及扩散过程中氮化物的形成等步骤。提高渗氮速度主要是加速渗氮过程的一个或几个步骤。为此可以从优化渗氮钢成分、在渗剂中添加催渗介质、优化渗氮工艺等方面进行。 3 优化渗氮钢成分 研究发现，金属氮化物的稳定性按如下顺序递增(以金属元素为主)：Ni→Co→Fe→Mn→Cr→Mo→V →Nb→Ti→Zr。Ti、V、Mo、Nb和Cr等合金元素能显著提高氮在α- Fe中的溶解度,起强化渗氮层的作用。特别是Ti和V的效果最佳，它们可形成氮化物,改善氮沿渗层分布的均匀性，加速渗氮过程并提高渗层耐磨性。因此，采用这些含形成稳定氮化物的合金元素的快速渗氮钢能成倍缩短工艺周期。[1] 4 在渗剂中添加催渗介质 为了缩短渗氮的时间，我们在渗氮介质中添加一种或几种起催渗作用的物质,即催渗渗氮。稀土催渗是催渗渗氮的有效方法之一。其优点在于渗氮过程中稀土不仅加速氨的分解及［N］的渗入，同时稀土本身也渗入钢中，并使所形成的氮化物形态由片状变为高度弥散的球状，弥散的程度越高，渗氮层的硬度越高，并且硬而不脆。这是因为常规渗氮的渗层中很容易产生脉状组织，氮化物容易沿晶界聚集，尽管渗层表面硬度提高，往往同时使脆性增大。此外，正因为稀土渗氮较常规渗氮硬度高，渗氮温度也可以相应地提高，渗氮速度也自然随之提高了。[2]

渗碳渗氮工艺

渗碳+渗氮表面处理工艺 渗碳与渗氮一般是指钢的表面化学热处理 渗碳必须用低碳钢或低碳合金钢。可分为固体.液体.气体渗碳三种。应用较广泛的气体渗碳，加热温度900-950摄氏度。渗碳深度主要取决于保温时间，一般按每小时0.2-0.25毫米估算。表面含碳量可达百分之0.85-1.05。渗碳后必须热处理，常用淬火后低温回火。得到表面高硬度心部高韧性的耐磨抗冲击零件。 渗氮应用最广泛的气体渗氮，加热温度500-600摄氏度。氮原子与钢的表面中的铝.铬.钼形成氮化物，一般深度为0.1-0.6毫米，氮化层不用淬火即可得到很高的硬度，这种性能可维持到600-650摄氏度。工件变形小，可防止水.蒸气.碱性溶液的腐蚀。但生产周期长，成本高，氮化层薄而脆，不宜承受集中的重载荷。主要用来处理重要和复杂的精密零件。 涂层、镀膜、是物理的方法。“渗”是化学变化，本质不同。 钢的渗碳---就是将低碳钢在富碳的介质中加热到高温(一般为900--950C),使活性碳 原子渗入钢的表面,以获得高碳的渗层组织。随后经淬火和低温回火,使表面具有高的硬度、耐磨性及疲劳抗力,而心部仍保持足够的强度和韧性。 渗碳钢的化学成分特点 (1)渗碳钢的含碳量一般都在0.15--0.25％范围内,对于重载的渗碳体,可以提高到 0.25--0.30％,以使心部在淬火及低温回火后仍具有足够的塑性和韧性。但含碳量不能太低,否则就不能保证一定的强度。 (2)合金元素在渗碳钢中的作用是提高淬透性,细化晶粒,强化固溶体,影响渗层中的含碳量、渗层厚度及组织。在渗碳钢中通常加入的合金元素有锰、铬、镍、钼、钨、钒、硼等。常用渗碳钢可以分碳素渗碳钢和合金渗碳钢两大类 (1)碳素渗碳钢中,用得最多的是15和20钢,它们经渗碳和热处理后表面硬度可达 56--62HRC。但由于淬透性较低,只适用于心部强度要求不高、受力小、承受磨损的小型零件,如轴套、链条等。 (2)低合金渗碳钢如20Cr、20Cr2MnVB、20Mn2TiB等,其渗透性和心部强度均较碳素渗碳钢高,可用于制造一般机械中的较为重要的渗碳件,如汽车、拖拉机中的齿轮、活塞销等。 (3)中合金渗碳钢如20Cr2Ni4、18Cr2N4W、15Si3MoWV等,由于具有很高的淬透性和较高的强度及韧性,主要用以制造截面较大、承载较重、受力复杂的零件,如航空发动机的齿轮、轴等。 固体渗碳、液体渗碳、气体渗碳---渗碳温度为900--950C,表面层w(碳)为0.8--1.2％,层深为0.5--2.0mm。 渗碳后的热处理---渗碳工件实际上应看作是由一种表面与中心含量相差悬殊码复合材料。渗碳只能改变工件表面的含碳量,而其表面以及心部的最终强化则必须经过适当的热处理才能实现。渗碳后的工件均需进行淬火和低温回火。淬火的目的是使在表面形成高碳马氏体或高碳马氏体和细粒状碳化物组织。低温回火温度为150--200C 。 渗碳零件注意事项 (1)渗碳前的预处理正火--目的是改善材料原始组织、减少带状、消除魏氏组织,使表面粗糙度变细,消除材料流线不合理状态。正火工艺;用860--980C空冷、179--217HBS。 (2)渗碳后需进行机械加工的工件,硬度不应高于30HRC。 (3)对于有薄壁沟槽的渗碳淬火零件,薄壁沟槽处不能先于渗碳之前加工。 (4)不得用镀锌的方法防渗碳。 防止渗碳方法