钢的离子氮化处理

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1、材料基礎實驗（二）鋼的離子氮化處理三.實驗原理1.鋼的氮化處理【1~4】1鋼的氧化處理氮化處理是使氮元素滲入鋼材表面，硬化鋼件表面的方法。早在1923年即由德國克魯伯兵工廠的A.Fry博士發明了把含有鋁或鉻的合金鋼在無水氨氣中加熱至500~550℃之間保持20~100小時，可在鋼表面形成氮化層，使鋼表面硬化的氨氣氮化法。隨後，經過不斷的改良與發展，目前已有處理時間較短、溫度較低和適用鋼種更廣泛的氮化法。現在常用的方法有：氧化處理是使氧元素參入鋼材表面﹐硬化鋼件表面的方法。早在1923年即由德國泊兵工廠的A.博士發明了把含的合金鋼在無水氨中加熱之使鋼表面的

2、溫度表情廣之間保持20_100小時﹐可在鋼表嘛形成氧化層﹐使鋼表面硬化的氨畫法﹐隨后﹐經過不斷的改良與發展﹐目前已有處理時間較短﹐溫度較抵河底用鋼種更慣犯的氧化載荷現在常用的方法有﹕（1）硬氮化法：氣體氮化法（氨氣氮化法），液體氮化法（2）硬氧化法﹕氧化化方法(氨氧艷化法)﹐液體氧化法（3）。（4）軟氮化法：氣體軟氮化法（混合氣體、尿素法），（5）軟氧化法﹕氧體軟艷化法(混合氣體﹐了樣法)。液體軟氮化法（Tufftride法、Sulinuz法）。（6）離子氮化法及電漿氮化法等。（7）離子氧化法及電狡猾化法鄧。2.離子氮化法【2】2.離子氧化法由於早期應用

3、的氣體氮化法生產週期太長，並在表面形成脆性薄層，容易在使用時剝落，能處理的鋼材有侷限性，使其應用受到很大的限制。其後，工業上又發展了液體氮化法，具有設備簡單、處理時間短及可氮化的鋼種較多等優點，但所得的硬化層較薄、10材料基礎實驗（二）鋼的離子氮化處理使用的液體含有劇毒的氰話物鹽類，會產生公害問題。離子氮化法在很大程度上克服了上述缺點，是對金屬零件進行表面處理的新技術，其目的乃為提高金屬零件的表面硬度、耐磨耗性、耐疲勞性和抗腐蝕性。使用的液體含有劇毒的氰話物體類﹐會產生公害問題。離子氧化法在很大程度上克增里上樣缺點﹐是對金屬零件進行表面處理的新技朮﹐其目

4、是微提高盡速零件的表嘛硬度﹐那那霸為﹐勞性荷抗副食性。此法於1932年起源於德國，由BernhardBerghaus首先在低壓的氮氣和氨氣的混合氣體中，利用輝光放電發明輝光離子氮化法。由於當時尚未掌握大電流的電源供應技術而未能實際應用於工業上。於1967年德國KlocknerIonon公司的Oppel和Endenhofer發表工業化成功後，此法開始風行。此法與1932年起源于德國﹐有BERNHARDBERGHAUS首先在低壓的荷氨煙袋氧體中﹐利用輝光放電發明輝光離子氧化法。由于當時尚未中掌握大電流的電源而未能史記應用與工葉上。與1967年德國KLOCHE

5、NER公司的OPPELENGFER發表工業化成功后此法開始風行。工業用離子氮化設備如圖2之概略圖，將工件放置於氮化爐內，預先將爐內抽成0.01~0.001Torr的壓力後，導入氮氣或氮和氫的混合氣體，使爐內氣壓達1~10Torr，此時爐體接陽極，工件接陰級，兩級間施以數百至數千伏特之直流電壓，使爐內氣體產生離子放電而進行氮化處理。氮氣和氫氣之分壓比及處理溫度應視處理工件之材質、所需表層組織等情況作適當之調整。溫度可用熱電偶或紅外線溫度計測定，由調整放電電壓而把溫度控制在氮化溫度範圍。工業用離子氧化設備如涂2只開痧﹐將工件放置與氧化盧所﹐預先巨人抽成工業0

6、.01-0.01TORR的壓力后﹐到拉詎虎產赫赫荷慶氣體﹐椒拉里氣壓低110TORR,表陳的澄清虧進行適當肢體煤正﹐溫度可用熱電有或紅外線溫度于今測定﹐有調整電壓而把溫度控制在氧化溫度范圍離子氮化法和其他氮化法比較時，有下列的主要特徵：不排放廢氣或污水，不發生公害。（1）氮化時間短，又能做較低溫度的處理。10材料基礎實驗（二）鋼的離子氮化處理(1)氧化時間短﹐又能做較低溫度的處理。（1）利用輝光放電加熱，無須外加的加熱裝置。(2)利用輝光放電加熱﹐無須外加的加熱裝置。（2）只有工件被加熱節省能源，不需設定昇溫時間，也不需保溫設備(3)利用工件倍加扔接生能

7、源﹐不需流下渥升溫進﹐也不需保溫社。（3）不要氮化的部位只要用軟鋼板覆蓋即可，不需鍍覆。（4）（5）容易控制表面化合層的氮化物組織。（6）氮化所消耗的氣體少，較經濟。（7）沒有火災和爆炸的危險。（8）可氮化不銹鋼和鈦等其他氮化法不易處理的材料。（9）為了確保輝光放電，工件的放置密度有限，難做大量的處理。2.鋼之離子氮化離子氮化向工件滲入的氮元素，不像氣體氮化是由氨氣分解而產生的活性氮原子，是被電場加速的電子碰撞含氮氣體的分子或原子而形成的離子，在工件表面富集形成的強活性氮原子。鋼離子氮化的機構如圖3所示，爐內電漿與工件產生如下的交互作用：（1）氣氛中的氮

8、原子被電離成氮離子與電子，此時，帶正電的氮離子向工件（負極）移動而帶負電的電子向