离子渗氮技术简介.pdf

第32卷第3期
热处理技术与装备
2011年6月
RECHULI ISHU YU ZHUANGBEI
June 201
?工艺研究?
离子渗氮技术简介
陈立奇,何如俊,朱文明
江苏丰东热技术股份有服公司,江苏大丰224100
摘要:通过分别介绍离子渗氩的热处理设备、技术人员、产品结构、エ艺流程以及该技术对琢境的
影响,综述了国内外离子渗热处理技术现状,最后针对国内外的研究现状提出离子渗氮热处理技
术方面的末来发展方向。
关键词:离子渗気;现状;发展趋势
中图分类号:TG156.82文献标识码:B文章编号:1673-4971(2011)03-0012-03
Brief Introduction of Plasma Nitriding
CHEN Li-qi, HE Ru-jun, Zllu Wen-ming
( Jiangsu Fengdong Thermal Technology Co. Lid.,Jiangsu, Dafeng 224100, China)
Abstract The state of plasma nitride technology in domestic and abroad is overviewed in this paper
through heat treatment equipment of plasma nitride, the technical personnel, the product structure
process flow and impact of plasma nitride on environment. Finally based on research status of plasma nitri-
ding In the domestic and abroad, the research development tendency in the future is also put forwa(tri
Key words: plasma nitride, status; development tendency
0前言
子渗氮设备应配备有电压、电流、温度、真空度及气
离子渗氮属于等离子热处理的范畴,也是渗氮体流量的测量指示仪表,对这些参数应能进行控制
化学热处理中的一种。它是利用稀薄气体辉光放电和记录。现在发展趋势是使用斩波器及ICBT逆变
形成活性氮离子,在直流电场中对工件进行热处理型脉冲电源。电气系统大多采用三相半控桥2组串
的一种表面改性技术。相比于气体渗氮,离子渗氮联负边调压的可控硅整流电路,输出0~1000V连
具有清洁无公害、滲速快、节能省气、畸变小、渗层组续可调的直流电源。国内正逐步推广使用脉沖电源
成可调、处理温度范圃广(从380~850℃)等优点,式离子渗氮炉,其核心是直流斩波器。脉神电源是
已被广泛用于碳素结构钢、合金结构钢、工模具钢、指提供的电压、电流是具有一定周期的近似方波的
不锈钢、球墨銌铁、灰口铸铁、钛合金、彬不治金等材脉冲,工作频率固定,而脉冲宽度可调。根据不同工
料的表面强化1-1。
件,可适当调整脉冲宽度,以达到清洗工件及保护
工件表面的作用
1离子渗氮设备
离子渗氮设备一般包括电气控制系统、真空炉2离子渗氮技术人员
体、渗剂气体配气系统、真空产生和维持系统、真空
国家政策“重冷轻热”,热处理车现场环境较
测量及控制系统、测温及控温系统等部分组成。离差,热处理人员待遇低,国民经济发展各环节不均
收稿日期:2011-01-26
作者爸介:陈立奇(1984-),男,主要从事热处理技术的研究。
联系电话;1525108431T;E-muit: leckey chent@]63.coa
万方数据
第3期
陈立奇等:离子渗氨技术现状与发展趋势
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衡,这些现实因素造成了国内热处理与世界发达国纯稀土Ia存在于渗层中,既验证Ia的催渗效果,Ia
家的差距较大,形成所谓的“人オ短板”效应。目前,又起到一定的徴合金化作用。王瑞金等针对常
热处理技术及质量人员一般以大中专高校培养的专用的工模具材料,在不同的电流类型、气体气氛、渗
业技术人オ为主。完全按照现场的实际经验来完成氮温度、加瓴工艺下进行离子渗氮处理,并对试件进
工艺制定和技术指导的时代已经过去,现在大多数行金相分析和硬度测量。试验表明,带容缝的工模
热加工企业对劇毕业的材料加工或热处理专业的大具,用IGBT逆变型脉冲电源的离子滲氮工艺较为
学生比较青暐,虽然他们的经验方面可能较欠缺、但合理;加氩工艺有利于减小表面&层和增加渗氮层
他们的理论知识比较丰富,假以时日的培养与一线的硬度和厚度。焦艳军?等研究等离子渗氮对钛
锻炼,理论与实的有机结合,这些大学生也逐渐成表面的组织结构、性能及对变形链球菌黏附的影响。
长为企业的中高层技术骨干。对于一直从生产一线结果表明,等离子渗氨表面处理仅使纯钛表面粗糙
训练有素的操作工,也是企业培养人才的一条重要度略微增加,均在0.2m以下;等离子渗氮表面处
途径,对于他们来讲,要从践经验中提炼出可以用理后材料表面的原始刘痕消失;CDS检测分析结果
于指导实践的理论,也是一个较大的能力提升。据表明,等离子渗氮表面处理后,表面主要由氮化铁化
不完全统计,现在材料专业的毕业生毕业后从事热合物组成;经渗氮处理后,纯钛黏附细菌的量显著减
处理方向工作的仅仅占0.67%,热处理行业的人オ少
储备形勢非常严峻。而这0.67%的材料毕业生能够
鼓足勇气来从事热处理方面的工作,也需要现在的4离子渗氮工艺设计
企业管理人员的大力支持,而不是去持续打压,持续
一般认为,离子渗氮处理的工序流程包括预备
忽悠。
热处理→清洗一装炉→屏蔽→打弧升温→保温→冷
离子渗氮技术人员应了解工件的上道工序(预却出炉
备热处理)及下道工序(精加工),对产品的信息需要4.1磯钢和铸铁
把握清楚,需要和原材料、镦造、鍛后热处理、机加工
碳和铸铁离子渗氮温度范围为540~570℃
等工序人员进行有效沟通,及时了解其下道工序的渗氮时间主要取决于硬化层DN或渗层深度,渗氮
机加工方式及要求,为产品实现质量控制打下良好气氛可以选择氨气加甲烷、丙烷、二氧化碳等,气压
的基础。
100-1000Pa,气体流量0.05~1.2IL/min,合理调节
气体比例可以调节化合物层的相组成及厚度。
3离子渗氮产品结构
4.2合金结构钢
离子渗氮产品已广泛应用在机裓制造、交通运
合金结构钢离子渗氮温度范为510~540℃,
输机械、动力机械、辂工机械和医疗器械等方面的中渗氮时间主要取决于硬化层DN或滲层深度,渗氮
小负荷、精度高,滲氮后很少留磨量或不留磨量。气氣可以选择氨气或N2+H2,气体压强一般100
尤其是对那些耐疲劳、耐磨损的零件效果较为明显。1000Pa,气体流量一般0.3~1.2L/min
近年来,不锈钢、工模具钢与及合金的离子渗4.3工模具钢
氮已逐步成为离子滲氮的应用范磷。张国庆等对
工模具钢的离子渗氮温度范围为520~560℃,
0Cr17Ni12Mn2奥氏体不锈钢试样在不同参数下进渗氮时间主要取决于硬化层DN或渗层深度,渗氮
行等离子渗氮,结果表明,在炉内气压0.4kPa,診氮气氮可以选择氨气或N2+H2,气体压强一般100
温度30℃,渗氮12h,试样表面平均硬度能达到3000P