12cr2mo合金钢管工艺应用现状及发展趋势

通过比较气体渗氮、高温渗氮、盐浴软氮化、QPQ盐浴复合处理、离子渗氮、气体软氮化、高频渗氮和洁净渗氮等现有常规渗氮工艺的技术参数及优缺点，综述了常规渗氮方法的应用现状。在此基础之上，分析了不锈钢复合管护栏对渗氮层的深度影响及原理，指出了该技术的经济节能特性，并展望了不锈钢复合管护栏技术的发展趋势和应用前景。

20世纪80年代中期以来，在生产上对一般采用合金钢渗碳淬火工艺处理的一些齿轮有了较高的强度要求，以及高速度、大功率、高可靠性等要求。但经过渗碳淬火处理后的钢件形变量较大，还需增加后续的磨齿处理等工序，而非渐开线的齿轮要进行磨齿处理是不易实现的。此外，近年来由于航空航天工业的迅速发展也促进了大型精密环件、薄壁件的应用。目前这些钢件的表面处理多采用渗碳淬火工艺，同样存在很难最终加工成形，淬火处理后变形量较大的问题。经渗氮处理后的工件同渗碳处理的工件相比，变形较小，能较好地解决上述问题。

作为两种最常见的表面硬化热处理工艺，渗氮和渗碳各有各的优点。渗氮层的耐磨性能比渗碳层好，硬度也较高，但工艺周期比渗碳长，渗氮层比渗碳层浅(0.3～0.5mm)，承载及抗冲击载荷能力也比较弱。试验研究表明，深层渗氮(>0.55mm)处理可部分地替代渗碳工艺，也能有效改善渗层的抗冲击及承载能力。

在稀土被应用于化学热处理以来，国内外学者对稀土在渗氮过程中的作用进行了诸多研究，并取得了显著成果，即在渗氮过程中添加稀土，能够有效提高渗速和渗层硬度，使得渗层加厚，并使组织改善，因而具有催化与微合金化双重作用。稀土对渗氮技术的发展依赖于其自身的特性，即特有的电子层结构使其具有较强的化学活性。

稀土元素加入渗氮过程具备诸多优点：一是可以加快渗氮的速度；二是能够有效降低渗氮温度；三是能够大幅提高设备及工件夹具的使用寿命；四是能够提高零件的弯曲疲劳、接触疲劳强度和耐磨性等。因此，在我国齿轮渗氮中，将稀土元素引入化学热处理工艺，使该工艺提高到了一个新水平，也使得产品质量大幅提升，进而较早实现与国际接轨，增强国际竞争力。