液態(tài)氮化和離子氮化
更新時間:2024-06-07 點擊次數(shù):595次
液體氮化主要不同是在氮化層里有Fe3Nε相,F(xiàn)e4Nr相存在而不含F(xiàn)e2Nξ相氮化物,ξ相化合物硬脆在氮化處理上是不良于韌性的氮化物。液體氮化的方法是將被處理工件先除銹,脫脂,預(yù)熱后再置于氮化坩堝內(nèi),坩堝內(nèi)是以TF-1為主鹽劑,被加熱到560~600℃處理數(shù)小時,依工件所受外力負(fù)荷大小而決定氮化層深度,在處理中,必須在坩堝底部通入一支空氣管以一定量的空氣氮化鹽劑分解為CN或CNO,滲透擴散至工作表面,使工件表面最外層化合物8~9%wt的N及少量的C及擴散層,氮原子擴散入αFe中使鋼件更具耐疲勞性。氮化期間由于CNO的分解消耗,所以不斷要在6~8小時處理中化驗鹽劑成份,以便調(diào)整空氣量或加入新的鹽劑。
液體氮化處理用的材料為鐵金屬,氮化后的表面硬度以含有 Al、Cr、Mo、Ti元素的硬度較高,其含金量越多氮化深度越淺,如炭素鋼Hv350~650,不銹鋼Hv1000~1200,氮化鋼Hv800~1100。
液體氮化適用于耐磨及耐疲勞等汽車零件,氣缸套處理、氣門閥處理、活塞筒處理及不易變形的模具。采用液體氮化的國家有西歐各國、美國、日本等。
此方法為將一工件放置于氮化爐內(nèi),預(yù)先將爐內(nèi)抽成真空達10-2~10-3 Torr(mmHg)后導(dǎo)入N2氣體或N2+H2混合氣體,調(diào)整爐內(nèi)達1~10Torr,將爐體接上陽極,工件接上陰極,兩極間通以數(shù)百伏直流電壓,此時爐內(nèi)的N2則發(fā)生光輝放電成正離子,向工作表面移動,在瞬間陰極電壓急劇下降,使正離子以高速沖向陰極表面,將動能轉(zhuǎn)變?yōu)闅饽?,使得工件表面溫度得以上升,因氮離子的沖擊后將工件表面打出Fe、C、O等元素飛濺出來,與氮離子結(jié)合成FeN。由此,氮化鐵逐漸被吸附在工件上而產(chǎn)生氮化作用,離子氮化在基本上是采用氮氣,但若添加碳化氫系氣體則可作離子氮化處理。工件表面氮氣濃度可改變爐內(nèi)充填的混合氣體(N2+H2)的分壓比調(diào)節(jié)得到,純離子氮化時,在工作表面得單相的r′(Fe4N)組織,含N量在5.7~6.1%wt,厚層在10μm以內(nèi),此化合物層強韌而非多孔質(zhì)層,不易脫落,由于氮化鐵不斷的被工件吸附并擴散至內(nèi)部,由表面至內(nèi)部的組織即為FeN→Fe2N→Fe3N→ Fe4N順序變化,單相ε(Fe3N),含N量在5.7~11.0%wt,單相ε(Fe2N),含N量在11.0~11.35%wt,離子氮化首先生成r相,再添加碳化氫氣系時使其變成ε相的化合物層與擴散層,由于擴散層的增加對疲勞強度的增加有很多幫助,而蝕性以ε相最佳。
離子氮化處理可從350℃開始,由于考慮到材質(zhì)及其相關(guān)機械性質(zhì)的選用,處理時間可由數(shù)分鐘至長時間的處理,本法與過去使用的熱分解化學(xué)反應(yīng)氮化的處理法不同,本法為利用高離子能,過去認(rèn)為難處理的不銹鋼、鈦、鈷等材料也能簡單的施以優(yōu)秀的表面硬化處理。