[精品]离子氮化技术实践应用.doc

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1、离子氮化技术此一方法为将一工件放置於氮化炉内，预先将炉内抽成真空达10-2-10-3Torr(mmHg)后导入N2气体或N2+H2之混合气体，调整炉内达1〜IOToit,将炉体接上阳极，工件接上阴极，两极间通以数百伏之直流电压，此时炉内之N2气体则发生光辉放电成正离子，向工作表面移动，在瞬间阴极电压急剧下降，使止离子以高速冲向阴极表面，将动能转变为气能，使得工件去面温度得以上升，因氮离子的冲击后将工件表面打出Fe.C.O.等元素飞溅出来与氮离子结合成FeN,由此氮化铁逐渐被吸附在T件上而产工氮化作用，离子氮化在基本上是采用氮气，但若添加碳化氢系气体则可作离子软氮化处理，但一般

2、统称离子氮化处理，工件表面氮气浓度可改变炉内充填的混合气体(N2+H2)的分压比调节得之，纯离子氮化时，在工作表面得单相的卢(Fe4N)组织含N量在5.7〜6.1%wt,厚层在10(in以内，此化合物层强韧而非多孔质层，不易脱落，由於氮化铁不断的被工件吸附并扩散至内部，由表面至内部的组织即为FeN->Fe2N->Fe3NfFe4N顺序变化，单相e(Fe3N)含N量在5.7〜11.0%wt,单相g(Fe2N)含“量在11.0〜11.35%wt,离子氮化首先生成r相再添加碳化氢气系时使其变成£相之化合物层与扩散层，由於扩散层的增加对疲劳强度的增加有很多助。而蚀性以£相最佳。离子氮

3、化处理的度可从350°C开始，由於考虑到材质及其相关机械性质的选用处理时间可由数分钟以致於长时间的处理，本法与过去利用热分解方化学反应而氮化的处理法不同，本法系利用高离子能之故，过去认为难处理的不锈钢、钛、钻等材料也能简单的施以优秀的表而硬化处。软氮化实质上是以渗氮为主的低温碳氮共渗，钢的氮原子渗及的同时，还有少量的碳原子渗入，其处理结果与前述一般气体氮相比，渗层硬度较低，脆性较小，故称为软氮化。1.软氮化方法，软氮化方法分为气体软氮化和液体软氮化两大类。0前国内生产中应用最广泛的是气体软氮化。＜,br＞气体软氮化是在含有活性碳、氮原子的气氛中进行低温碳、氮共渗，常用的共渗介

4、质有尿素、甲酰胺和三乙醇胺，它们在软氮化温度下发生热分解反应，产生活性碳、氮原子。活性碳、氮原子被工件表面吸收，通过扩散渗入工件表层，从而获得以氮为主的碳氮共渗层。气体软氮化温度常用560-570°C,因该温度下氮化层硬度值最高。氮化时间常为2・3小时，因为超过2.5小时，随时间延长，氮化层深度增加很慢。2•软氮化层组织和软氮化特点：钢经软氮化后，表面最外层可获得儿微米至几十微米的白层，它是由£相、丫'相和含氮的渗碳体Fe3(C,N)所组成，次层为Oo3-0o4毫米的扩散层，它主要是由丫'相和8相组成。软氮化具有以下特点：(1)处理温度低，时间短，工件变形小。(2)不受钢种限

5、制，碳钢、低合金钢、工模具钢、不锈钢、铸铁及铁基粉未冶金材料均可进行软氮化处理。工件经软氮化后的表面硬度与氮化工艺及材料有关。3•能显著地提高工件的疲劳极限、耐磨性和耐腐蚀性。在干摩擦条件下还具有抗擦伤和抗咬合等性能。4•由于软氮化层不存在脆性§相，故氮化层硬而具有一定的韧性，不容易剥落。因此，目前生产中软氮化巳广泛应用于模具、量具、高速钢刀具、劇轴、齿轮、气缸套等耐磨工件的处理。应注意的是，气体软氮化目前存在问题是表层屮铁氮化合物层厚度较薄(0.01-0.02mm),且氮化层硬度梯度较陡，故不宜在重载条件下T作。另外，在氮化过程屮，炉屮会产生HCN这种有毒气体，因此生产中要

6、注意设备的密封，以免炉气漏出污染环境。