随着社会经济与科学技术的发展，我国的金属制造业也取得明显进步，这一行业的进步带动了社会其他领域的发展，促进了机械化制造水平的提高【1】。目前，在进行金属材料表面处理时，我们广泛应用到氮化处理工艺，国内外关于氮化处理工艺的研究由来已久，从上世纪初期就有关于这一工艺的研究，在经过长时间的研究、实践、补充、完善后，氮化处理工艺已经成为现代金属工业制造领域中一项非常重要的化学处理工艺。下面就氮化处理工艺以及其在金属材料表面处理中的实际应用做具体探究。
1国内外关于氮化处理技术的研究与应用情况分析
国外对于金属材料的氮化处理技术的研究与应用由来已久，早在上世纪初期，就有关于该项技术的研究，因此国外对氮化处理技术的研究与应用更加充分。在国外的研究与应用中，主要是利用了盐的化学性能，在处理过程中对金属材料的化合层加以保护，同时在氮化炉的清洁上也具备相对良好的自我保持度，可适用于外更为复杂的金属元件，处理过程中对处理人员的技术要求低，处理效果理想。
我国对金属材料表面氮化处理技术的研究相对较晚，但在经过一段时间的探索与完善后，也逐渐成熟。当前，国内广泛应用的氮化处理技术最初来源于镀钛氮化。相较于其他处理工艺，钛氮化可在较短时间内迅速生成氮化层，有效实现氮化渗层的提高，提高工作效率，改善金属材料性能质量。但这一处理工艺也存在局限性，即在金属工件表面的硬度上不具备优势【2】。除此之外，盐浴钛氮化在钢件软件的处理中也得到了广泛应用，合理应用这一处理工艺，可提高工件性能质量，延长工件使用寿命。
2关于金属材料表面的渗氮处理
金属材料表面的渗氮处理指的是在进行金属表面渗氮时，将金属催渗剂添加进去，从而达到活化工件表面的效果【3】。在金属渗氮中，表面渗氮是最基础的工艺内容。与其他处理工艺相比，该种处理方法操作简单，成本低廉且处理效率高，应用优势相对明显。同时，在进行渗氮处理过程中，减少废气的排放，具有较高的环保性能，因而被广泛应用。
金属材料表面的渗氮处理主要是利用催渗剂物质，促进金属表面氮原子的快速吸收，缩短渗氮时间，提高工作效率。同时，利用这一处理工艺，也能有效改善金属材料性能质量，主要是因为在渗氮过程中，金属材料表面会形成细小的氮化物，使得金属材料的各项性能指标得以提高。如对于较脆、氮化物级别较低以及疏松级别较高的工件，采用渗氮工艺处理后，工件的表面硬度将大幅提高【4】。
3 金属材料表面连续式氮化及发黑处理
在传统的处理模式以及工作环境下，在进行金属材料表面的氮化处理时，必须要借助箱式炉或者是氮化炉，处理过程相对繁琐，且适用范围有限，如无法适用于大型工件的表面处理工作；同时，在氮化炉中进行周期性的氮化处理时，最终的处理效果不易控制，可能会与预期处理效果存在较大偏差，导致金属材料性能质量受到影响。因此，传统处理模式难以有效满足生产制造的需求，给正常的制造生产以及经济发展造成阻碍。为有效解决这一问题，首选需结合具体情况，依据相关理论与技术指导，优先创新热处理工艺，改变传统的在氮化炉中进行氮化处理的模式，而带之以连续式热处理炉，实现对金属材料表面的高效率、高质量处理。与传统处理工艺相比，连续式热处理炉包含有滚动底式连续热处理炉、网带式热处理炉等，自动化程度较高，对技术要求低，同时可有效降低环境等客观因素对处理过程与处理结果的影响，应用效果相对明显。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在采用新工艺进行金属材料表面氮化处理时，连续式气体软氮化处理能够通过控制入炉的气体流量和氨分解率，从而对工件表面的氮化程度进行控制【5】。
在进行金属材料连续发黑处理中，也需改变传统的周期式处理方式，代之以新的处理工艺：首先，将金属材料、待处理工件放到网带炉中进行加热，加热后将工件浸入到常温余热发黑剂中，浸够一定时间后进行烘干与喷油处理。这种新的工艺方法具有诸多应用优势，处理过程可控，处理质量稳定同时将操作连贯性强，效率高，此外，利用该工艺方法进行时成本低，经济性较高，因而当前已被广泛应用于金属材料表面处理中。
4氮化复合处理工艺探究
在利用传统工艺进行金属材料表面复合处理时，需准确严格控制温度，通常情况下，需将温度控制在520℃～ 560℃之间，这本身就给金属材料表面处理工作提出了较高要求，再价值在材料选择方面也相对苛刻：所用材料通常为以氯化钡、中性氯化钠为主，利用熔盐中氰酸盐的分解以及化学反应所形成的氮，从而对在熔盐中的金属工件表面进行氮化处理。传统复合处理工艺的处理过程较难控制，最终处理效果也不十分理想。为有效解决这一问题，充分满足生产制造需求，我国加大了对金属材料表面的氮化复合先处理技术的研究，并逐渐形成一套新的技术体系，这套新的技术体系仍旧根据"淬火--抛光--淬火"这基本流程进行发展、创新，但又在很大程度上改变了传统处理工艺的诸多弊端，因而应用优势明显。通过对金属材料表面整个处理过程的分析研究发现，氮化复合处理工艺具有以下应用优势：（1）可有效提升金属材料的耐磨性。科学采用氮化复合处理工艺，可有效提升金属材料耐磨性，延长工件使用寿命。有相关数据表明，氮化复合处理可使金属工件使用寿命延长至原使用寿命的两倍，同时也能在一定程度上提高金属工件的疲劳强度（约可提高40%左右），应用效果十分显著。（2）可大幅提高金属工件的耐腐蚀性、耐锈蚀性。有相关试验表明，在经过氮化复合处理后，金属材料的抗蚀性将大为提高，与经过发黑处理的金属工件的抗蚀性相比，经过氮化复合处理后， 金属工件的抗蚀性将提高70倍左右，因而金属工件的使用寿命也可得到有效延长。（3）科学合理应用氮化复合处理工艺，可有效解决金属工件变形问题。在利用氮化复合处理工艺处理金属材料表面时，可对金属材料表面以及内部结构形成保护，因而金属工件不会发生变形，及时出现变形情况，程度也十分轻微，几乎可以忽略不计。（4）氮化复合处理技术具有良好的节能性、环保性。利用氮化复合处理技术处理金属材料表面时，耗能低，对金属材料以及外部环境污染小，不会产生环境污染问题，相对清洁环保。
结语
综上所述，氮化处理工艺在金属材料表面处理中应用效果显著，在金属行业不断发展进步的今天，氮化处理工艺以及相关设备也在不断完善、更新，氮化处理工艺的环保性、经济性也更为突出，为此，我国应立足行业发展要求，不断完善该技术，推动金属制造业稳定发展。
参考文献
[1]王元栋,海侠女,杨扬,车永平.金属材料的表面氮化处理工艺应用与研究[J].世界有色金属,2017(16):268+270.
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[3]陈晓龙. 表面氮化的贫铀在盐雾环境中的腐蚀行为研究[D].中国工程物理研究院,2016.
[4]李会. 考虑表面处理影响的曲轴强度研究[D].大连交通大学,2012.
[5]高原. 新型高Cr热作模具钢表面软氮化处理对热疲劳和高温磨损的影响[D].吉林大学,2011.
论文作者:肖凯
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第6期
论文发表时间:2019/6/5
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