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铁锅的氮化
多元离子渗的形成与发展 1920年,德国人首先提出了在惰性气体中采用气体放电加热工件的概念 1930年,德国的BernardBerghaus发明了离子氮化。离子氮化的出现开辟了离子轰击化学热处理的新领域。经过八十多年的发展,离子氮化的优点已被人们普遍认识和接受,并在工业生产得到了越来越广泛的应用。此后,相继发展了离子渗碳、离子碳氮共渗,离子渗硫、离子镀、离子渗金属等离子轰击化学热处理新工艺。其中离子渗硫、离子渗金属工艺为中国人发明。 离子渗氮原理 渗氮是把氮渗入钢件的表面,形成富氮硬化层的化学热处理过程。 在工业生产中,常用的工艺方法有:盐浴渗氮、气体渗氮(上两种方法环境污染严重、效率低、工件变形大已淘汰或禁止使用)和离子渗氮。 离子氮化(渗氮)是一种可以显着提高钢铁零件表面硬度、耐磨损、耐疲劳和耐腐蚀的化学热处理工艺。它具有渗速快,渗层性能好,工艺变形小以及耗气,耗电少等特点,是无污染,无公害的理想工艺,在国内外得到了广泛的重视。离子渗氮工艺应用范围在不断扩大,如机床和工具制造、机车车辆、模具、动力设备制造、钻探机械、枪炮、塑料机械、包装机械、轻工纺机械及不锈钢、钛合金零件等广泛使用了该技术,离子氮化设备在我国已成为热处理工部的常规设备。 在真空炉体内,工件接阴极,炉体接阳极,在阴阳极间施加数百伏的直流或脉冲电压,产生辉光放电,使含氮的稀薄气体﹝如氨气﹞电离,形成等离子体。N+、H+离子在阴极位降区被加速,轰击阴极表面,使阴极表面活化,并发生一系列反应。首先,离子轰击动能转化为热能,加热工件。其次,离子轰击打出电子,产生二次电子发射,同时,由于阴极溅射作用,工件表面的C、O、Fe等原子被轰击出来,Fe与阴极附近的活性N原子﹝或N离子﹞结合形成FeN沉积在阴极表面,依次分解:FeN→Fe2N→Fe3N→Fe4N,并同时产生活性N原子,由于阴极由表及里的高N浓度差,活性N原子在一定温度下,向心部扩散形成渗氮层。 离子渗氮工艺的特点 (1)渗氮后的零件表面具有高的硬度、耐磨性、疲劳强度和低的缺口敏感性。 (2)渗氮温度较低,一般在500-600℃,而且,渗氮层的高硬度可以由渗氮直接得到,不需要经过较高温度的加热和淬火。所以,离子渗氮工艺的变形是最小的,常常作为零件的最后一道工序。﹝3﹞渗氮层有较高的抗腐蚀性能。 离子渗碳原理 离子轰击不仅适用于低温,如离子氮化、离子软氮化、离子硫氮共渗等,而且应用于高温,如离子渗碳、离子碳氮共渗等。 离子渗碳的简单原理 离子渗碳与离子氮化比较,主要不同点在于通如炉内的气体介质。离子渗碳时不是通入N-H系气体,而是通入C-H系气体。 离子渗碳是将工件装入真空炉内,在C-H系气体的减压气氛中加热,在工件(阴极)与阳极之间加直流脉冲高电压,使它引起辉光放电产生等离子体,活化的碳被离子化,利用工件(阴极)附近的急剧电压降使碳离子加速轰击工件表面而引起渗碳。由于辉光放电及离子轰击的作用,离子态的碳活性更高,且工件表层形成大量的微观缺陷,提高了渗碳速度。 在真空条件下加热,工件的畸变量较小,因此,离子渗碳可在较高的温度下进行,以缩短渗碳周期。 离子渗氮、离子渗碳、离子氮碳共渗:高品质的解决方案 离子渗碳后的碳化物及硬度分布
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