S-03鋼滲氮層裂紋分析與控制

程海英，何安平，李永虎

（西安航天發動機廠，西安710100）

0 引言

滲氮是為了提高零件的表面硬度、耐磨性、疲勞強度和抗蝕性。有時零件滲氮后會出現一些影響組織結構、機械及抗蝕性能的缺陷。以前在型號為JT-75-9的滲氮設備中處理S-03鋼零件曾出現滲氮層脆性大和微裂紋等缺陷，從而導致零件的整批報廢。經分析認為導致此問題出現的因素有氮化罐老化和爐氣壓力不穩定等。為此從滲氮原理出發分析上述因素對滲層質量的影響情況，從而制定出防止氮化罐老化、確保爐氣壓力穩定等確保產品質量的有效控制措施。

1 S-03鋼材料特性及滲氮原理簡介

1.1 S-03鋼材料特性

S-03鋼是一種耐蝕低碳馬氏體時效不銹鋼，其強化機理分兩步達到：通過淬火處理獲得具有高密度位錯的馬氏體組織及隨后的馬氏體時效。無碳馬氏體時效過程中的強化是析出金屬間化合物質點的結果。

1.2 滲氮原理

氣體滲氮是由分解、吸收及擴散3個基本過程組成的。滲氮的主要目的是提高零件的表面硬度、耐磨性、疲勞強度及抗蝕性，同時心部又有高的韌性。

滲氮時不能用氮氣作為供氮介質，因為分子態的氮幾乎不能被吸收，而且氮分子分解為氮原子是十分困難的，所以生產中多用瓶裝液氨作為滲氮介質。氨氣是十分不穩定的氣體，滲氮時就是利用剛分解而未結合成分子的氮原子滲入鋼中的。滲氮過程中只有部分新生的活性氮原子與工件表面接觸并被工件吸收，其他的活性氮原子很快就結合成氮分子。……