河南安润金属表面处理有限公司

　　此一方法为将一工件放置于氮化炉内，预先将炉内抽成真空达10-2～10-3 Torr(㎜Hg)后导入N2气体或N2 + H2之混合气体，调整炉内达1～10 Torr，将炉体接上阳*，工件接上阴*，两*间通以数百伏之直流电压，此时炉内之N2气体则发生光辉放电成正离子，向工作表面移动，在瞬间阴*电压急剧下降，使正离子以高速冲向阴*表面，将动能转变为气能，使得工件表面温度得以上升，因氮离子的冲击后将工件表面打出Fe.C.O.等元素飞溅出来与氮离子结合成FeN，由此氮化铁逐渐被吸附在工件上而产生氮化作用，离子氮化在基本上是采用氮气，但若添加碳化氢系气体则可作离子软氮化处理，但一般统称离子氮化处理，工件表面氮气浓度可改变炉内充填的混合气体(N2 + H2)的分压比调节得之，纯离子氮化时，在工作表面得单相的r′(Fe4N)组织含N量在5.7～6.1%wt，厚层在10μm以内，此化合物层强韧而非多孔质层，不易脱落，由于氮化铁不断的被工件吸附并扩散至内部，由表面至内部的组织即为FeN → Fe2N → Fe3N→ Fe4N顺序变化，单相ε(Fe3N)含N量在5.7～11.0%wt，单相ξ(Fe2N)含N量在11.0～11.35%wt，离子氮化首先生成r相再添加碳化氢气系时使其变成ε相之化合物层与扩散层，由于扩散层的增加对疲劳强度的增加有很多助。而蚀性以ε相好。　　离子氮化处理的度可从350℃开始，由于考虑到材质及其相关机械性质的选用处理时间可由数分钟以致于长时间的处理，本法与过去利用热分解方化学反应而氮化的处理法不同，本法系利用高离子能之故，过去认为难处理的不锈钢、钛、钴等材料也能简单的施以表面硬化处理。

　　液体软氮化主要不同是在氮化层里之有Fe3Nε相，Fe4Nr相存在而不含Fe2Nξ相氮化物，ξ相化合物硬脆在氮化处理上是不良于韧性的氮化物，液体软氮化的方法是将被处理工件，先除锈，脱脂，预热后再置于氮化坩埚内，坩埚内是以TF – 1为主盐剂，被加温到560～600℃处理数分至数小时，依工件所受外力负荷大小，而决定氮化层深度，在处理中，在坩埚底部通入一支空气管以一定量之空气氮化盐剂分解为CN或CNO，渗透扩散至工作表面，使工件表面外层化合物8～9%wt的N及少量的C及扩散层，氮原子扩散入α – Fe基地中使钢件更具耐疲劳性，氮化期间由于CNO之分解消耗，所以不断要在6～8小时处理中化验盐剂成份，以便调整空气量或加入新的盐剂。　　液体软氮化处理用的材料为铁金属，氮化后的表面硬度以含有 Al，Cr，Mo，Ti元素者硬度较高，而其含金量愈多而氮化深度愈浅，如炭素钢Hv 350～650，不锈钢Hv 1000～1200，氮化钢Hv 800～1100。　　液体软氮化适用于耐磨及耐疲劳等汽车零件，缝衣机、照相机等如气缸套处理，气门阀处理、活塞筒处理及不易变形的模具处。采用液体软氮化的国家，西欧各国、美国、苏俄、日本。

　　气体氮化系于1923年由德国AF ry 所发表，将工件置于炉内，利NH3气直接输进500～550℃的氮化炉内，保持20～100小时，使NH3气分解为原子状态的(N)气与(H)气而进行渗氮处理，在使钢的表面产生耐磨、耐腐蚀之化合物层为主要目的，其厚度约为0.02～0.02m/m，其性质*硬Hv 1000～1200，又*脆，NH3之分解率视流量的大小与温度的高低而有所改变，流量愈大则分解度愈低，流量愈小则分解率愈高，温度愈高分解率愈高，温度愈低分解率亦愈低，NH3气在570℃时经热分解如下：　　NH3 →〔N〕Fe + 3/2 H2　　经分解出来的N，随而扩散进入钢的表面形成。相的Fe2 - 3N气体渗氮，一般缺点为硬化层薄而氮化处理时间长。　　气体氮化因分解NH3进行渗氮效率低，故一般均固定选用适用于氮化之钢种，如含有Al，Cr，Mo等氮化元素，否则氮化几无法进行，一般使用有JIS、SACM1新JIS、SACM645及SKD61以强韧化处理又称调质因Al，Cr，Mo等皆为提高变 态点温度之元素，故淬火温度高，回火温度亦较普通之构造用合金钢高，此乃在氮化温度长时间加热之间，发生回火脆性，故预先施以调质强韧化处理。NH3气体氮化，因为时间长表面粗糙，硬而较脆不易研磨，而且时间长不经济，用于塑胶射出形机的送料管及螺旋杆的氮化。

　　热处理主要是将金属工件放在一定的介质中加热、保温、冷却，通过改变金属材料表面或者内部组织结构来控制其性能的方法。这种热处理可分为氮化处理等，那么大家对于氮化处理了解多少呢?　　这种氮化处理是向钢的表面层渗入氮原子的过程，其目的就是为了提高表面硬度和耐磨性，以及提高疲劳强度和抗腐蚀性。它是利用氨气在加热时分解出活性氮原子，被钢吸收后在其表面形成氮化层，同时向心部扩散。这种氮化通常是氮化炉来进行，适用于各种高速传动齿轮、机床主轴(如镗杆、磨床主轴)，高速柴油机曲轴、阀门等。氮化工件工艺路线：锻造-退火-粗加工-调质-精加工-除应力-粗磨-氮化-精磨或研磨，由于氮化层薄，并且较脆，因此要求有较高强度的心部组织，所以要先进行调质热处理，获得回火索氏体，提高心部机械性能和氮化层质量。

　　离子渗氮表面形成的渗氮层具有优异的力学性能，如高硬度、高耐磨性、良好的韧性和疲劳强度等，并使离子渗氮零件的使用寿命成倍地提高。此外，离子渗氮节约能源，渗氮气体消耗少，操作环境没有污染。其缺点是设备昂贵，工艺成本高，不宜于大批量生产。离子渗碳是将工件装入温度在900℃以上的真空炉内，在碳氢化合物的减压气氛中加热，同时在工件( 阴*)和阳*之间施加高压直流电，产生辉光放电现象，使活化的碳被离子化，在工件附近加速并轰击工件表面进行渗碳的工艺。 离子渗碳从加热、渗碳到淬火处理，都在同一装置内进行。这种装置是具有辉光放电机构的加热渗碳室和油淬火室的双室型热处理炉。离子渗碳后工件的硬度、疲劳强度、耐磨性等力学性能比采用传统渗碳方法所得力学性能都高，而且渗碳速度快，特别是对狭小缝隙和小孔能进行均匀的渗碳，渗碳层表面碳含量和渗层深度容易控制，工件不易氧化，表面洁净，耗电量低，没有污染。根据同样的原理，离子轰击热处理还可以进行离子碳氮共渗、离子硫氮共渗、离子渗金属等，所以在国内外具有很大的发展前途。

　　操作比气体渗氮复杂，需要控制的厂艺参数多，测量温度和控制温度均匀比较难;装炉有严格要求，装炉不妥或形状不同、大小不同的零件混装炉容易出现渗层不均匀等疵病，造成废品或返修;设备费刚贵，有时需要配置辅助阳*等。

　　离子渗氮是在低真空含氮气氛中，利用模具(阴*)和阳*之间产生的辉光放电进行渗氮的工艺，与气体渗氮相比，有以下优点：　　1)工作环境好。由于离子氮化法不是依靠化学反应作用，而是利用离子化了的含氮气体进行氮化处理，所以工作环境十分清洁而无需防止公害的特别没备。因而，离子氮化法也被称作“绿色”氮化法。　　2)渗入速度快。由于离子氮化法利用了离子化了的气体的溅射作用，因而可显著地缩短处理时间(离子渗氮的时间仅为普通气体渗氮时间的1/3~1/5)。　　3)能源消耗少。由于离子氮化法利用辉光放电直接对工件进行加热。也无需特别的加热和保温设备，且可以获得均匀的温度分布，与间接加热方式棚比加热效率可提高2倍以上，达到节能效果，可大大降低处理成本。　　4)零件变形小。　　5)渗氮组织易于控制。通过调节氮、氧及其他(如碳、氧、硫等)气氛的比例，可自由地凋节化合物层的棚组成，从而获得预期的机械性能。　　6)适应范围广泛。可用于不锈钢模具的渗氮，利用离子的轰击作用，可以内动去除不锈钢、耐热钢模具表面的钝化膜，可直接进行不锈钢模具的渗氮。　　7)易于实现局部渗氮。

　　离子渗氮是在真空室内进行的，工件接高压直流电源的负*，真空钟单接正*。将真空室的真空度抽到66.67Pa后，充人少量氮气或氢气、氮气的混合气体。当电压调整到400~800V时，氮即电离分解成氮离子、氢离子和电子，并在工件表面产生辉光放电现象。正离子受电场作用加速轰击工件表面，使工件升温到渗氮温度。氮离子在钢件表面获得电子，还原成氮原子而渗人钢件表面并向内部扩散，形成渗氮层。