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离子渗氮工艺

信息来源:https://www.hb-sirc.com/ 作者:离子氮化炉公司 发布时间:2020-08-28 17:40

  ﹝一﹞离子渗氮工艺参数

  1.渗氮温度

  渗氮温度是重要的工艺参数,温度的高低直接影响渗氮速度﹑硬度及渗氮层组织。

  在一定渗氮温度范围内,温度越高,氮原子迁移及扩散的能力越强,渗氮速度越快,渗氮层也就越厚。

  不同材料渗氮温度有一峰值,在此温度下,渗氮层硬度高。

  2.渗氮时间

  渗氮层与渗氮时间呈抛物线关系。

  3.气体成分

  生产上常用的离子渗氮气体主要有氨气﹝NH3﹞﹑N2+H2及热分解氨。在离子渗氮气体的基础上加一定比例的含碳气体﹝如酒精﹑丙酮的蒸发气﹞,可进行离子NC共渗﹝离子软氮化﹞。

  4.气压

  气体压力影响辉光放电特性,气压高,阴极位降区dk小,辉光层薄;气压低,阴极位降区dk大,辉光层厚。

  一般离子渗氮气压在数百Pa。

  对有孔﹑窄槽的工件,要注意调整气压,改变阴极放电长度d辉,避免出现空心阴极效应。

  5.电参数

  离子渗氮的电压和电流密度主要取决于渗氮温度的高低及气压等,一般在保温阶段电流密度为0.5-5mA/cm2,电压600-700V。

  ﹝二﹞适于离子渗氮的材料

  1.碳钢

  碳钢的渗氮效果较差,渗层硬度低。所以,一般采用离子NC共渗﹝离子软氮化﹞,提高表面硬度,满足要求不高的表面耐磨零件﹝如汽车摩擦片﹞。

  2.合金结构钢

  典型的渗氮合金结构钢有38CrMoAl﹑42CrMo﹑40Cr﹑35CrMo﹑20CrMnTi﹑20Cr﹑50CrV﹑P20等材料,通过渗氮,得到高的表面硬度﹑耐磨性和抗疲劳性能。广泛地应用于齿轮﹑轴套等机械零件及塑料模具。

  合金结构钢的预先热处理一般为调质处理,渗氮温度低于调质回火温度,保证心部强度不会降低。

  3.工模具钢

  热作模具钢3Cr2W8V﹑H13﹑8407等材料制做的热作模具﹝如压铸模﹑挤压模等﹞经过渗氮后,大大提高耐磨性﹑疲劳强度﹑抗蚀性及减小粘附能力。

  高速钢及Cr12MoV﹝高淬高回﹞等材料制做的刀具﹑冷作模具及工具,经过渗氮处理,可大大提高使用寿命。

  4.铸铁

  离子渗氮对于合金铸铁和球墨铸铁也有广泛应用。内燃机曲轴﹑钢套等零件离子渗氮后有良好的效果。

  5. 不锈钢

  离子渗氮能够大幅度提高Cr13型和1Cr18Ni9Ti等不锈钢的硬度和耐磨性。

  ﹝三﹞离子渗氮工艺的几个问题

  1.渗氮工件的温度测量

  普通热处理设备是利用电热体发热加热工件,炉膛内温度基本一致,测温热电偶的温度也能代表工件温度。离子渗氮工件是靠自身辉光放电加热,而且由于工件带阴极电位,热电偶也不能与工件直接接触,所以,测温热电偶的温度与工件温度往往不一致。炉内工件越少,热电偶距离工件越远,热电偶的温度与工件温度相差越大。

  实际工艺操作时,经常采取目测温度﹑模拟测温等方法,弥补测温不准确的问题。

  2.温度均匀性

  离子渗氮工件是靠自身辉光放电加热,同一炉的不同工件,质量不同,表面积不同,受热也不同。所以,工件温度可能不均匀。

  实际工艺操作时,同一炉工件相差不要太悬殊。要考虑工件的装炉方式,质量大,表面积小的工件受热条件差,温度可能偏低,装炉时,放在阴极盘的内圈或下部,必要时,加适当的辅助阴极。

  3.带有小孔、窄缝工件的处理

  带有小孔、窄缝的工件,容易产生空心阴极效应,导致局部电流密度过大,温升过高而产生弧光放电,工艺不能进行。将小孔、窄缝屏蔽﹝堵或盖﹞,如果不易屏蔽,则调整气压,来调整阴极放电长度d辉,避免产生空心阴极效应。

  4.减小渗氮工件变形的措施

  离子渗氮工件的变形很小,一般可以满足工件的精度要求。对于精度要求很高的工件,可以采取以下措施,减小变形:

  ﹝1﹞缓慢升温

  ﹝2﹞在精加工前,增加一道失效处理工艺,消除冷加工应力。

  ﹝四﹞常用钢离子渗氮工艺

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