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離子滲氮工藝

信息來源:http://www.gzzyw.com.cn/ 作者:離子氮化爐公司 發布時間:2020-08-28 17:40

  ﹝一﹞離子滲氮工藝參數

  1.滲氮溫度

  滲氮溫度是重要的工藝參數,溫度的高低直接影響滲氮速度﹑硬度及滲氮層組織。

  在一定滲氮溫度范圍內,溫度越高,氮原子遷移及擴散的能力越強,滲氮速度越快,滲氮層也就越厚。

  不同材料滲氮溫度有一峰值,在此溫度下,滲氮層硬度高。

  2.滲氮時間

  滲氮層與滲氮時間呈拋物線關系。

  3.氣體成分

  生產上常用的離子滲氮氣體主要有氨氣﹝NH3﹞﹑N2+H2及熱分解氨。在離子滲氮氣體的基礎上加一定比例的含碳氣體﹝如酒精﹑丙酮的蒸發氣﹞,可進行離子NC共滲﹝離子軟氮化﹞。

  4.氣壓

  氣體壓力影響輝光放電特性,氣壓高,陰極位降區dk小,輝光層薄;氣壓低,陰極位降區dk大,輝光層厚。

  一般離子滲氮氣壓在數百Pa。

  對有孔﹑窄槽的工件,要注意調整氣壓,改變陰極放電長度d輝,避免出現空心陰極效應。

  5.電參數

  離子滲氮的電壓和電流密度主要取決于滲氮溫度的高低及氣壓等,一般在保溫階段電流密度為0.5-5mA/cm2,電壓600-700V。

  ﹝二﹞適于離子滲氮的材料

  1.碳鋼

  碳鋼的滲氮效果較差,滲層硬度低。所以,一般采用離子NC共滲﹝離子軟氮化﹞,提高表面硬度,滿足要求不高的表面耐磨零件﹝如汽車摩擦片﹞。

  2.合金結構鋼

  典型的滲氮合金結構鋼有38CrMoAl﹑42CrMo﹑40Cr﹑35CrMo﹑20CrMnTi﹑20Cr﹑50CrV﹑P20等材料,通過滲氮,得到高的表面硬度﹑耐磨性和抗疲勞性能。廣泛地應用于齒輪﹑軸套等機械零件及塑料模具。

  合金結構鋼的預先熱處理一般為調質處理,滲氮溫度低于調質回火溫度,保證心部強度不會降低。

  3.工模具鋼

  熱作模具鋼3Cr2W8V﹑H13﹑8407等材料制做的熱作模具﹝如壓鑄模﹑擠壓模等﹞經過滲氮后,大大提高耐磨性﹑疲勞強度﹑抗蝕性及減小粘附能力。

  高速鋼及Cr12MoV﹝高淬高回﹞等材料制做的刀具﹑冷作模具及工具,經過滲氮處理,可大大提高使用壽命。

  4.鑄鐵

  離子滲氮對于合金鑄鐵和球墨鑄鐵也有廣泛應用。內燃機曲軸﹑鋼套等零件離子滲氮后有良好的效果。

  5. 不銹鋼

  離子滲氮能夠大幅度提高Cr13型和1Cr18Ni9Ti等不銹鋼的硬度和耐磨性。

  ﹝三﹞離子滲氮工藝的幾個問題

  1.滲氮工件的溫度測量

  普通熱處理設備是利用電熱體發熱加熱工件,爐膛內溫度基本一致,測溫熱電偶的溫度也能代表工件溫度。離子滲氮工件是靠自身輝光放電加熱,而且由于工件帶陰極電位,熱電偶也不能與工件直接接觸,所以,測溫熱電偶的溫度與工件溫度往往不一致。爐內工件越少,熱電偶距離工件越遠,熱電偶的溫度與工件溫度相差越大。

  實際工藝操作時,經常采取目測溫度﹑模擬測溫等方法,彌補測溫不準確的問題。

  2.溫度均勻性

  離子滲氮工件是靠自身輝光放電加熱,同一爐的不同工件,質量不同,表面積不同,受熱也不同。所以,工件溫度可能不均勻。

  實際工藝操作時,同一爐工件相差不要太懸殊。要考慮工件的裝爐方式,質量大,表面積小的工件受熱條件差,溫度可能偏低,裝爐時,放在陰極盤的內圈或下部,必要時,加適當的輔助陰極。

  3.帶有小孔、窄縫工件的處理

  帶有小孔、窄縫的工件,容易產生空心陰極效應,導致局部電流密度過大,溫升過高而產生弧光放電,工藝不能進行。將小孔、窄縫屏蔽﹝堵或蓋﹞,如果不易屏蔽,則調整氣壓,來調整陰極放電長度d輝,避免產生空心陰極效應。

  4.減小滲氮工件變形的措施

  離子滲氮工件的變形很小,一般可以滿足工件的精度要求。對于精度要求很高的工件,可以采取以下措施,減小變形:

  ﹝1﹞緩慢升溫

  ﹝2﹞在精加工前,增加一道失效處理工藝,消除冷加工應力。

  ﹝四﹞常用鋼離子滲氮工藝

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