国内外渗碳和渗氮热处理工艺的新进展（三）

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1、第34卷第6期热处理技术与装备Vo1．34．No．62013年12月RECHULIJISHUYUZHUANGBEIDec．2013·综述·国内外渗碳和渗氮热处理工艺的新进展(三)朱祖昌，许雯，王洪’。(1．上海工程技术大学，上海201620，2．上海市机械制造工艺研究所有限公司，上海200070，3．上海金属材料改性工程技术研究中心，上海200070)中图分类号：TG156．8文献标志码：A文章编号：1673—4971(2013)06-0001-09NovelDevelopmentofCarburizingand

2、NitridingTechnologyatHomeandAbroad(3)ZHUZu—chang，XUWen，WANGHong’。(1．ShanghaiUniversityofEngineeringScience，Shanghai201620；2．ShanghaiMachineBuildingTechnologyInstituteCo．，Ltd．，Shanghai200070；3．ShanghaiEngineeringResearchCenterofMetalMaterialsModification．Shang

3、hai200070)5活性屏离子的渗氮技术-26]5．2活性屏离子渗氮设备钢铁工件渗氮的典型处理温度为450～590oC，美国专利5、989、363阐明的活性屏离子渗氮设一般工件处于铁素体或铁素体+渗碳体状态。依靠备示于图l8(a)。Georges和Cleugh介绍的商用设辉光放电的离子渗氮技术自上世纪70年代以来已备示意图见图l8(b)。设备的主要部分如下：(1)炉获得愈来愈广泛的应用，但气体渗氮和盐浴渗氮(硫体⑨(接地)分成上下两部分⑤和@之间装有气体密碳氮共渗)仍占65％的比例。离子渗氮过程中工件封件③；(

4、2)真空／排气泵和管道②，置于工件支架平的打弧和空心阴极效应以致损坏处理工件表面是必台⑧的中心底面部分；(3)提供炉子脉冲或直流的电须予以克服的。源装置④；活性屏⑤，围于整个装满处理工件支架平5．1离子渗氮过程中氮传递的本质台；(4)位于炉体和活性屏之间的炉气输入管路⑥，T．Bell等1987年综述了这个问题，Ederihofer和上有均匀分布的喷口，确保渗氮气氛的均匀平缓流Keller等认为由于离子轰击使工件表面溅射出来的动；(5)工件支架平台⑧，被保持处于浮动电位；(6)原子和气氛中的活性氮原子结合沉积，后来

5、，Hudis在处理室顶部安装真空密闭电机和风扇以便对渗氮等认为传递氮主要依赖NH和NHz+离子和N离工件的强制冷却(图18(a)中未画出)；(7)辅助电源子。以后十年多，Ricard等应用光学辐射谱仪(Opti—①，以供处理不锈钢工件时去除表面的钝化膜(图l8calEmissionSpectroscopy)正确作了测试，提出N2的(a)中未画出)。中性原子态和震动的分子态是在辉光放电渗氮过程设备的关键部件是活性金属屏，脉冲或直流电中主要的反应微粒。这意味着渗氮时没有必要将工源的电流直接加于活性屏上，其产生的热依靠

6、辐射件处于几百伏甚至上千伏的阴极电位。这是活性屏均匀加热渗氮处理工件，同时由喷口⑥喷人的气体渗氮技术出现的重要背景。同时，它的出现大大提产生等离子体，按精心设计的流动方向均匀平缓地高了技术的经济效益。与处理工件接触，实现均匀的渗氮。工件进行渗氮收稿日期：2013-06~1作者简介：朱祖昌(1941一)，男，教授，主要从事材料表面改性和模具钢的热处理研究。联系电话：13816379552；E—mail：zhuzuchang@126．con热处理技术与装备第34卷·6·Ij腐3蚀16溶SSIIlO未处理_l氧化铝球l

7、l0．2rrds，20Nl5I50℃／oo50oC{5O℃oo未处理龃lO．O1。450一一l损处理，钢球—0．2—rr—ds——一。‘⋯560滑动距离，载荷，N用。为此赢得20o6年工程材料成就奖。7．3低温渗氮和渗碳的比较及应用＼离子低温渗氮和渗碳的特性比较列于表15中，‘CrN析出区或世界上2o02年报导的商业应用低温渗氮过程示于

8、

9、、脯处舶，316SS／赠～一304s_～，1321SSS一相区屯表15低温离子渗氮和渗碳特性的比较Table15Compafisionofcharacteristiclowt。

10、mpral“果小plasmanitridingandcarbuizi“g图24AISI304、316和321钢渗氮处理的门槛值T‘曲线特性堡童王塾Fig．24Thresh。ldtemperature·timecuHe0fAIsI304,316300—450处理温度／℃and321steelsfornitriding典型渗层深度(2oh处理)／2～2O无沉淀的氮S相渗层组织