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滲氮工藝
滲氮工藝是一種通過在含氮介質(zhì)中加熱工件,使氮原子滲入表層的化學(xué)熱處理技術(shù),旨在提升材料的表面性能。
常見的滲氮方式有三種,分別是氣體滲氮、離子滲氮、氮碳共滲。
一、氣體滲氮
常用的氣體滲氮工藝有等溫滲氮、二段式滲氮和三段式滲氮三種方法。
等溫滲氮:低溫(480~520℃)長時間保溫,適用于高精度零件,但周期長(約 80 小時)。
多段滲氮:分段控溫,縮短周期至 50 小時,滲層較深但變形略大。
抗蝕滲氮:高溫(550~700℃)短時間處理,形成化學(xué)穩(wěn)定層,增強(qiáng)耐腐蝕性。
正常的氣體滲氮工件,表面呈銀灰色。有時,由于氧化也可能呈藍(lán)色或黃色,但一般不影響使用。
二、離子滲碳
離子滲氮又稱輝光滲氮,是利用輝光放電電離含氮?dú)怏w,使得離子轟擊工件表面以加速氮擴(kuò)散。
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具體操作流程:
把金屬工件作為陰極放入通有含氮介質(zhì)的負(fù)壓容器中,通電后介質(zhì)中的氮?dú)湓颖浑婋x,在陰陽極之間形成等離子區(qū)。
在等離子區(qū)強(qiáng)電場作用下,氮和氫的正離子以高速向工件表面轟擊。由于離子的轟擊,工件表面產(chǎn)生原子濺射,因而得到凈化,同時由于吸附和擴(kuò)散作用,氮遂滲入工件表面。
離子滲氮的優(yōu)點(diǎn):
①可縮短滲氮周期;
②滲氮層脆性小;
③可節(jié)約能源氮和氫的消耗量;
④可實(shí)現(xiàn)局部滲氮;
⑤滲氮層厚度和組織可以控制;
⑥離子轟擊有凈化表面作用,能去除工件表面鈍化膜,可使不銹鋼、耐熱鋼工件直接滲氮。
三、碳氮共滲
低溫氮碳共滲又稱軟氮化,即在鐵-氮共析轉(zhuǎn)變溫度以下,使工件表面在主要滲入氮的同時也滲入碳。
碳滲入后形成的微細(xì)碳化物能促進(jìn)氮的擴(kuò)散,加快高氮化合物的形成。這些高氮化合物反過來又能提高碳的溶解度。
碳氮原子相互促進(jìn)便加快了滲入速度。此外,碳在氮化物中還能降低脆性。氮碳共滲后得到的化合物層韌性好,硬度高,耐磨,耐蝕,抗咬合。
氮碳共滲不僅能提高工件的疲勞壽命、耐磨性、抗腐蝕和抗咬合能力,而且使用設(shè)備簡單,投資少,易操作,時間短和工件畸變小,有時還能給工件以美觀的外表。
四、滲碳與滲氮
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