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      離子滲氮滲層組織與滲氮參數的聯系
      發布時間:2019-07-17   作者:濰坊豐東   已閱讀:321次
              在離子滲氮實踐中,通常進行控制的參數有六個,即氣體組分、氣體總壓力(也稱真空度)、電流、電壓、滲氮溫度和滲氮時間,簡稱為“六大工藝參數”。
              (一)  氣體組分
              目前常用于離子滲氮的介質有NH3、熱分解氨、N2+H2等三種,在此基礎上,再加入少量乙醇、丙酮、二氧化碳、甲烷等作為碳的來源,即可實現離子軟氮化工藝。氨氣價格低廉、來源廣泛、使用方便,已經成為使用最廣泛的離子滲氮介質。但是使用氨氣存在以下缺點:氮勢不易控制,因此直接用氨氣進行離子氮化(或軟氮化)無法控制滲層組織。并且滲層存在一定得脆性。N2+H2的混合氣也在實踐中廣泛應用:H2作為稀釋氣體加入,可以大大降低滲氮反應的活化能,氫氣還起到還原零件表面氧化物的作用,以獲得活性的表面,降低了對設備漏氣率的要求,通過控制滲氮氣氛的氮勢,容易控制滲氮層的組織。
              (二)  滲氮溫度
              滲氮溫度是離子滲氮極為重要的工藝參數,生產上通常使用的滲氮溫度范圍為450-650℃。滲氮溫度低對結構鋼而言能得到較高的滲層硬度、保持較高的心部強度、減少工件變形,但滲層較淺;580℃以上溫度的離子滲氮一般只用于高合金不銹鋼和含鈦、釩的快速氮化鋼,為了提高滲速、縮短生產周期,這類材料采用較高的氮化溫度。
              (三)  氣體總壓力
              離子滲氮時,氣體壓力(真空度)影響輝光放電特性,氣壓高時,輝光收縮集中;氣壓低時,輝光漫散。離子滲氮的工作氣壓范圍一般為100-1200Pa,生產中常用的氣壓范圍是200-600Pa。
              (四)  滲氮時間
              滲氮時間的長短主要根據工件材料及工件所要求的滲層深度和滲氮溫度而定,短則幾分鐘,長則幾十小時。一般認為,擴散層深度與時間服從拋物線關系?;衔锏暮穸扰c時間的關系分為兩段,氮化初期,兩者間成直線關系,而后兩者間呈拋物線關系。離子滲氮初期氮的滲入速度最快,所以滲層深度要求0.2-0.3mm以下的零件,離子滲氮保溫時間只需6-12小時,因此,單純從經濟角度看,這一滲層深度是最為合理的。
              (五)  電參數(電流和電壓)
              離子滲氮時電壓和電流密度的大小主要取決于滲氮溫度、氣壓、陰陽極距離等。
              電壓直接決定著陰極濺射強度,兩極間電壓越高,離子能量越大,陰極濺射越強烈。因此,電壓對化合物層相結構,零件尺寸的膨脹量產生一定得影響。
              實驗表明,輝光電流密度在0.5-20mA/cm2范圍內改變時對滲層的硬度和深度沒有明顯的影響。
       
              綜上所述,六大工藝參數對滲氮過程及滲層組織性能均有不同程度的影響,生產實踐中,具體的工藝參數應根據零件的材質和具體使用要求而定。


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