離子滲氮工藝守則

時間：2013-04-30 12:10:42 來源：作者：

離子滲氮是把被處理的工件置于輝光放電裝置的真空容器中，以工件作陰極，容器壁作陽極充入稀薄的含氮氣體，如氨或氮氫混合氣體，借助于高壓直流電場的作用，使氣體原子成為帶電離子，以極高的速度撞擊到工件表面（陰極），通過能量轉(zhuǎn)換使工件加熱到所需要的溫度，同時轟擊到工件表面的N+被工件吸附，并向內(nèi)部擴散形成氮化層，從而達到滲氮的目的。

(一)、準備工作

1. 檢查滲氮裝置及其附屬設備

a) 密封口是否平滑清潔，密封材料是否完好。

b) 真空度和漏氣率是否達到要求

c) 真空計、測量儀表以及熱電偶應定期校對。

d) 陰陽極接線是否牢固，間隙保護是否正常。

e) 真空泵、閥、機械設備工作狀態(tài)是否正常。

f) 水冷系統(tǒng)、進氣和排氣管應暢通，不應堵塞或泄漏。

2. 滲氮介質(zhì)

a) 一般用液氨經(jīng)加熱分解后使用；

b) 用氮氫混合氣體。

3. 工具

a) 根據(jù)零件的形狀、尺寸、重量，準備專用或通用吊掛工具或其它工具。長軸類零件一般采用吊掛工具，短的工件可以堆放，各種工具必須與工件接觸良好，不允許形成深的狹縫。

b) 根據(jù)零件形狀、溫度均勻程度和技術(shù)要求特殊零件要加輔助陰極或輔助陽極。

4. 防止?jié)B氮方法
不需要滲氮的部位，用套、堵、板、螺釘?shù)蠕摷右云帘危瑳Q不允許鍍銅、鍍錫或覆蓋非金屬和水玻璃等方法進行屏蔽。

5. 試樣
應與零件同牌號同預先熱處理，必須注意試樣應與工件溫度一致。

(二)、工藝過程

1. 技術(shù)要求
零件應先經(jīng)調(diào)質(zhì)或正火再滲氮。滲氮層深度、硬度、滲層氮化物、脆性等根據(jù)工件選定。

2. 工藝規(guī)范

a) 加熱溫度和保溫時間
滲氮溫度一般在400-650℃，保溫時間從1小時到30小時左右，38CrMoALA鋼一般用兩段滲氮工藝，第一段520-530℃×12-16小時，第二段550-570℃×10-14小時。滲氮時間可根據(jù)滲層深度要求調(diào)整。

b) 真空度
極限真空度要求5×10-2托，工作壓力1-10托。

c) 電參數(shù)
電流密度影響加熱速度和溫度，一般為0.5-20毫安每平方厘米，輝光電壓一般選用400-800伏，陰、陽極距離一般在30-150毫米之間。

d) 氣體流速、供氨量及抽氣速率
這三個參數(shù)是配合調(diào)整，供氨量和氣體流速立足于吸氧的需要，抽氣率與其它參數(shù)配合調(diào)整壓力，氣壓的選定主要著眼于零件溫度的均勻性。

3. 操作及控制

a) 將經(jīng)過必要準備的零件吊在掛具上或堆在底盤上。應注意零件與陽極等距對稱。各種裝爐形式都要使形狀大小相似的工件裝一爐，不類似的不應裝在一起。

b) 在溫度偏低的位置應設輔助陰極，在陰陽極距離過大的部位還應加輔助陽極。

c) 根據(jù)零件特征，選擇模擬測溫頭，并盡可能接近零件。

d) 把試樣裝在適當位置，應能代表零件真實溫度。

e) 零件裝爐后，密封爐子和放氣嘴，接通陰陽極接線。

f) 預熱并校正真空計，氨分解爐應提前升溫。

g) 啟動真空泵，使爐子逐漸達到要求的真空度，并打開氣閥充入少量氨熱分解氣，使爐壓在10-1托左右。

h) 合電器柜開關(guān)，慢慢升高電壓使零件起輝，即為清理階段的開始。一般用低氣壓、低電流、高檔限流電阻進行清理。

i) 當爐殼溫度升到35℃左右時，開始給冷卻水。在整個工作過程中，冷卻水的出口溫度應低于55℃。

j) 在清理過程中，應注意區(qū)別正常清理階段的散弧與零件裝夾不當、接觸不良，零件上的小孔槽未屏蔽、表面大塊油污絕緣物等引起的局部電弧。清理階段的散弧是正常的，損傷工件的局部電弧是不允許的，要采取措施或停爐處理。

k) 經(jīng)清理的零件輝光正常又無局部電弧，此時轉(zhuǎn)入升溫階段，應換檔逐漸減小限流電阻（停電進行）并逐漸加大氨流量，調(diào)高電流、電壓加速升溫。對精密、變形要嚴格的零件一般不超過100℃/小時

l) 接近滲氮溫度時應以光電高溫計、熱電偶毫伏計與停爐目測三者結(jié)合，觀測爐內(nèi)零件的溫度均勻性。如不均勻，應通過調(diào)節(jié)氣壓、氮分解溫度等手段，使溫度均勻，并確定滲氮保溫溫度。在開始保溫1-3小時內(nèi)，還應目測2-3次，以觀察零件是否均勻，并最后確定保溫溫度。

m) 保溫時間結(jié)束后，即可停電（觸發(fā)回零、停高壓、停輝），關(guān)閉氣閥、蝶閥、停泵、關(guān)儀表、氨分解爐總電門等。當爐殼溫度低于35℃時再關(guān)閉水門。冬季為防止結(jié)冰應將爐殼內(nèi)的冷卻水放出。

n) 零件在爐內(nèi)自然冷卻，當零件溫度低于200℃時出爐。

o) 先將爐內(nèi)剩余氨氣抽走，再打開進氣孔，使空氣進入爐內(nèi)，最后取試樣，經(jīng)檢驗合格后，零件才能轉(zhuǎn)入下邊工序。

p) 離子滲氮的全過程及檢驗結(jié)果，應記入記錄本中，供分析質(zhì)量用。

(三)、質(zhì)量檢查
按圖紙上的技術(shù)要求及熱處理質(zhì)量檢驗規(guī)程進行。

(四)、常見缺陷及解決方法：

缺陷	原因	解決方法
零件局部燒損	清洗不凈，孔槽未屏蔽，局部電弧造成	零件要屏蔽，注意洗凈
硬度低	溫度高，氨氣分解氣不足	嚴格溫度，供氨
滲氮層淺	溫度低，時間短	準確測溫，足時
零件變形超差	滲氮前未很好消除應力，溫度不均，局部打弧，升溫速度太快造成	滲氮前徹底消除應力，調(diào)整溫度均勻，防止局部打弧，嚴格升溫速度

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