首页 理论教育 气体和离子渗氮:金属耐磨利器的选择

气体和离子渗氮:金属耐磨利器的选择

更新时间:2025-01-10 工作计划 版权反馈
【摘要】:气体渗氮 在可提供活性氮原子的气体中进行渗氮称为气体渗氮。气体渗氮一般以提高金属的耐磨性为主要目的,因此需要获得高的表面硬度。气体渗氮可采用一般渗氮法或多段渗氮法。离子渗氮 离子渗氮是在低于1×105Pa的渗氮气氛中利用辉光放电这一物理现象对金属材料表面进行的渗氮法。与气体渗氮相比,离子渗氮的特点是处理周期短,仅为气体渗氮的1/3~1/4,零件的表面不易形成连续的白色脆性层。

(1)气体渗氮 在可提供活性氮原子的气体中进行渗氮称为气体渗氮。常用方法是将工件放入通有氨气的井式渗氮炉中,加热到500~700℃,使氨气分解出活性氮原子[N],反应如下:

活性氮原子[N]被工件表面吸收,并向内部逐渐扩散形成渗氮层。

气体渗氮一般以提高金属的耐磨性为主要目的,因此需要获得高的表面硬度。渗氮后工件表面硬度可达850~1200HV。气体渗氮可采用一般渗氮法(即等温渗氮)或多段(二段、三段)渗氮法。前者是在整个渗氮过程中渗氮温度和氨气分解率保持不变,温度一般在480~520℃之间,氨气分解率为15%~30%,保温时间近80h。这种工艺适用于渗层浅,畸变要求严,硬度要求高的零件,但处理时间过长。多段渗氮是在整个渗氮过程中按不同阶段分别采用不同温度、不同氨分解率、不同保温时间进行渗氮和扩散。整个渗氮时间可以缩短到近50h,能获得较深的渗层,但这样渗氮温度较高,畸变较大。

以耐蚀为目的的气体渗氮,渗氮温度在550~700℃之间,保温0.5~3h,氨分解率为35%~70%,工件表层可获得化学稳定性高的化合物层,防止工件受湿空气、过热蒸汽、气体燃烧产物等的腐蚀。(www.xing528.com)

(2)离子渗氮 离子渗氮是在低于1×105Pa的渗氮气氛中利用辉光放电这一物理现象对金属材料表面进行的渗氮法。在低压氮气或氨气等气氛中,炉体和被处理工件之间加以直流电压,产生辉光放电,在被处理表面数毫米处出现急剧的电压降,气体中的离子向阴极移动,当接近工件表面时,由于电压剧降而被强烈加速,轰击工件表面,离子具有的动能转变为热能,加热了被处理工件,同时一部分离子直接注入工件表面,一部分离子引起阴极溅射,从工件表面“溅射出”电子和原子,“溅出”的铁原子和由于电子作用而形成的原子态氮相结合形成FeN。FeN由于吸附和在表面上蒸发,因受到高温和离子轰击而很快地分解为低价氮化物而放出氮。一部分失去氮的铁又被溅射到辉光等离子气体中与新的氮原子相结合,促进渗氮。

与气体渗氮相比,离子渗氮的特点是处理周期短,仅为气体渗氮的1/3~1/4(例如38CrMoAl钢,渗氮层深度若达到0.35~0.7mm,气体渗氮一般需70h,而离子渗氮仅需15~20h),零件的表面不易形成连续的白色脆性层。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈