渗氮工艺的应用研究（二）

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　　三、渗氮工艺路线
2 u- d1 \5 m) w- b' c　　锻造?退(正)火?粗加工?(调质处理)?精加工?磨或研磨?渗氮
　　备注：由于渗氮层较薄，在要求有较高强度的心部组织时，需先进行调质热处理，获得回火索氏体，提高心部机械性能和氮化层质量
% {( e' P8 t' L　　四、常用渗氮方式
7 b! k8 B7 w7 _- O% S+ \　　1.气体渗氮
, P: y: l) ]' b* H$ E) U8 P8 w& Y　　气体渗氮一般以提高金属的耐磨性为主要目的，因此需要获得高的表面硬度。渗氮后工件表面硬度可达HV850～1200。气体参氮可采用一般渗氮法(即等温渗氮)或多段(二段、三段)渗氮法。前者是在整个渗氮过程中渗氮温度和氨气分解率保持不变，温度一般在480～520℃之间，氨气分解率为15～30%，保温时间近80小时。这种工艺适用于渗层浅、畸变要求严、硬度要求高的零件，但处理时间过长。多段渗氮是在整个渗氮过程中按不同阶段分别采用不同温度、不同氨分解率、不同保温时间进行渗氮和扩散。整个渗氮时间可以缩短到近50小时，能获得较深的渗层，但这样渗氮温度较高，畸变较大。
. ~9 r  y$ i) i+ ]　　还有以抗蚀为目的的气体渗氮，渗氮温度在550～700＂C之间，保温0.5～3小时，氨分解率为35～70%，工件表层可获得化学稳定性高的化合物层，防止工件受湿空气、过热蒸汽、气体燃烧产物等的腐蚀。
　　2.离子渗氮
　　又称辉光渗氮，是利用辉光放电原理进行的。把金属工件作为阴极放入含氮介质的负压容器中，通电后介质中的氮氢原子被电离，在阴阳极之间形成等离子区，在等离子区强电场作用下，氮和氢的正离子以高速向工件表面轰击，离子的高动能转变为热能，加热工件表面至所需温度。由于离子的轰击，工件表面产生原子溅射，因而得到净化，同时由于吸附和扩散作用，氮遂渗入工件表面。
. h$ X4 N: O- X4 i# J" b- U. |　　离子渗氮最重要的特点之一是可以通过控制渗氮气氛的组成、气压、电参数、温度等因素来控制表面化合物层(俗称白亮层)的结构和扩散层组织，从而满足零件的服役条件和对性能的要求。
: y! x" Z3 s7 T" G  t　　3.氮碳共渗
　　又称软氮化或低温碳氮共渗，即在铁—氮共析转变温度以下，使工件表面在主要渗入氮的同时也渗入碳，碳渗入后形成的微细碳化物能促进氮的扩散，加快高氮化合物的形成，这些高氮化合物反过来又能提高碳的溶解度，碳氮原子相互促进便加快了渗入速度。此外，碳在氮化物中还能降低脆性。
　　常用的氮碳共渗方法有液体法和气体法，处理温度530～570＂C，保温时间1～3小时。早期的液体盐浴用氰盐，以后又出现多种盐浴配方。常用的有两种：中性盐通氨气和以尿素加碳酸盐为主的盐，但这些反应产物仍有毒。气体介质主要有：吸热式或放热式气体加氨气，尿素热分解气，滴注含碳、氮的有机溶剂，如甲酰胺、三乙醇胺等。
' o5 s4 Z- C0 w; g! v) j　　各种渗氮方法的工艺性比较详见下表
$ k. |3 `0 }3 d' i5 W+ X　　五、常见渗氮缺陷及其原因
; u. O# b8 \4 c+ d　　1.硬度偏低
　　生产实践中，工件渗氮后其表面硬度有时达不到工艺规定的要求，轻者可以返工，重者则造成报废。