气体渗氮工艺参数及操作过程

1.渗氮温度

以提高表面硬度和强度为目的的渗氮处理，其渗氮温度一般为480～570℃。渗氮温度越高，扩散速度越快，渗层越深。但渗氮温度超过550℃，合金氮化物将发生聚集长大而使硬度下降。

2.渗氮时间

渗氮保温时间主要决定渗氮层深度，对表面硬度也有不同程度的影响。渗氮层深度随渗氮保温时间延长而增厚，且符合抛物线法则，即渗氮初期增长率较大，随后增幅趋缓。渗氮层表面硬度随着时间延长而下降，同样与合金氮化物聚集长大有关，而且渗氮温度越高，长大速度越快，对硬度的影响也越明显。

3.氨分解率

渗氮过程中钢件是NH₃分解的触媒。与工件表面接触的NH₃才能有效地提供活性氮原子。因而介质氨分解率越低，向工件提供可渗入的氮原子的能力越强。但分解率不可过低，否则易使合金钢工件表面产生脆性白亮层。氨分解率过高则会使渗层硬度下降。常用氨分解率为15%～40%。

氨分解率用氨流量调节。氨流量一定时，温度越高，分解率越大。为了使氨分解率达到工艺规定的数值，必须增加氨气流量。

装炉前，需对工件表面的锈斑、油污、铁屑及其他杂物进行清理，以保证氮的有效吸附。常用的清洗剂有水溶性清洗剂、汽油、四氯化碳等。用水溶性清洗剂清洗的工件应用清水漂洗干净、烘干。(www.xing528.com)

4.气体渗氮工艺操作过程

气体渗氮包括排气、升温、保温、冷却四个过程。渗氮操作应先排气后升温，排气与升温也可同时进行。在450℃以上，应降低升温速度，避免超过工艺温度。保温阶段应严格控制氨气流量、温度、氨分解率和炉压，保证渗氮质量。渗氮保温结束后停电降温，但应继续通入氨气保持正压，以防止空气进入使工件表面产生氧化色。温度降至200℃以下，可停止供氨，工件出炉。对一些畸变要求不严格的工件，可在保温完后立即吊出炉外油冷。

5.工艺控制和过程传感

渗氮时的工艺控制和过程传感与渗碳过程不同，迄今主要是控制氨分解率，气氛成分的连续测量和控制通常是计算渗氮系数和控制工艺过程的依据。

对于氨-氢-氮混合气渗氮，测量气氛中的氢含量或氮含量就可知道过程的流率，计算出气氛中的其他成分。知道了这些数据，就能计算出过程的参数，例如分解率和渗氮系数。在控制渗氮过程中，通过渗氮系数能更灵敏地控制渗氮过程。根据温度的变化，渗氮系数能够指出渗氮过程中的化合物层内所形成氮化物的类型。另外，高的渗氮系数又能导致高的化合物层形成速率。

为了控制气氛成分而计算特殊的过程系统，是描述热处理过程的常见方法。这种方法的缺点是显而易见的，它能发现对气氛中反应的影响，但不能发现由于在被加热的工件表面进行不充分渗氮反应所导致的不足。我们知道，尽管气氛中的改变未能被测量出来，但是用正确方法渗氮的工件经过一定时间后，就会与那些没有渗氮或者渗氮不完全的工件表面产生不同的结果。这种工艺过程中的影响是不能通过控制气氛察觉的。唯一的办法就是测量渗氮过程中渗氮层的状态。为了做到这点就必须采用新型传感器，以实时传感渗氮过程。用这种新型传感器可以在渗氮过程中实时测量化合物层深度、渗氮深度和化合物层成分。