钢的离子氮化处理题材.doc

三.实验原理 钢的氮化处理【1~4】 1钢的氧化处理 氮化处理是使氮元素渗入钢材表面，硬化钢件表面的方法。早在1923年即由德国克鲁伯兵工厂的A. Fry博士发明了把含有铝或铬的合金钢在无水氨气中加热至500~550℃之间保持20~100小时，可在钢表面形成氮化层，使钢表面硬化的氨气氮化法。随后，经过不断的改良与发展，目前已有处理时间较短、温度较低和适用钢种更广泛的氮化法。现在常用的方法有： 氧化处理是使氧元素参入钢材表面，硬化钢件表面的方法。早在1923年即由德国泊兵工厂的A.博士发明了把含的合金钢在无水氨中加热之使钢表面的温度表情广之间保持20_100小时，可在钢表嘛形成氧化层，使钢表面硬化的氨画法，随后，经过不断的改良与发展，目前已有处理时间较短，温度较低的工艺方法。 现在常用的方法有： 硬氮化法：气体氮化法（氨气氮化法），液体氮化法 硬氧化法：氧化化方法 (氨氧艳化法 )，液体氧化法 。 软氮化法：气体软氮化法（混合气体、尿素法）， 软氧化法：氧体软艳化法 (混合气体，了样法 )。 液体软氮化法（Tufftride法、Sulinuz法）。 离子氮化法及电浆氮化法等。 离子氧化法及电狡猾化法邓。 离子氮化法【2】 2.离子氧化法 由于早期应用的气体氮化法生产周期太长，并在表面形成脆性薄层，容易在使用时剥落，能处理的钢材有局限性，使其应用受到很大的限制。其后，工业上又发展了液体氮化法，具有设备简单、处理时间短及可氮化的钢种较多等优点，但所得的硬化层较薄、 使用的液体含有剧毒的氰话物盐类，会产生公害问题。离子氮化法在很大程度上克服了上述缺点，是对金属零件进行表面处理的新技术，其目的乃为提高金属零件的表面硬度、耐磨耗性、耐疲劳性和抗腐蚀性。 使用的液体含有剧毒的氰话物体类，会产生公害问题。离子氧化法在很大程度上克增里上样缺点，是对金属零件进行表面处理的新技朮，其目是微提高尽速零件的表嘛 硬度，那那霸为，劳性荷抗副食性。 此法于1932年起源于德国，由Bernhard Berghaus首先在低压的氮气和氨气的混合气体中，利用辉光放电发明辉光离子氮化法。由于当时尚未掌握大电流的电源供应技术而未能实际应用于工业上。于1967年德国Klockner Ionon公司的Oppel和Endenhofer发表工业化成功后，此法开始风行。 此法与1932年起源于德国，有BERNHARD BERGHAUS 首先在低压的荷氨烟袋 氧体中，利用辉光放电发明辉光离子氧化法。由于当时尚未中掌握大电流的电源 而未能史记应用与工叶上。与1967年德国KLOCHENER公司的OPPELENG FER 发表工业化成功后此法开始风行。 工业用离子氮化设备如图2之概略图，将工件放置于氮化炉内，预先将炉内抽成0.01~0.001 Torr的压力后，导入氮气或氮和氢的混合气体，使炉内气压达1~10 Torr，此时炉体接阳极，工件接阴级，两级间施以数百至数千伏特之直流电压，使炉内气体产生离子放电而进行氮化处理。氮气和氢气之分压比及处理温度应视处理工件之材质、所需表层组织等情况作适当之调整。温度可用热电偶或红外线温度计测定，由调整放电电压而把温度控制在氮化温度范围。 工业用离子氧化设备如涂2只开痧 ，将工件放置与氧化卢所，预先巨人抽成工业 TORR的压力后，到拉讵虎产赫赫荷 庆 气体，椒拉里气压低110TORR,表陈的澄清亏进行适当肢体煤正，温度可用热电有或红外线温度于今测定，有调整电压而把温度控制在氧化温度范围 离子氮化法和其他氮化法比较时，有下列的主要特征： 不排放废气或污水，不发生公害。 氮化时间短，又能做较低温度的处理。 氧化时间短，又能做较低温度的处理。 利用辉光放电加热，无须外加的加热装置。 利用辉光放电加热，无须外加的加热装置。 只有工件被加热节省能源，不需设定升温时间，也不需保温设备 利用工件倍加扔接生能源，不需流下渥升温进，也不需保温社。 不要氮化的部位只要用软钢板覆盖即可，不需镀覆。 容易控制表面化合层的氮化物组织。 氮化所消耗的气体少，较经济。 没有火灾和爆炸的危险。 可氮化不锈钢和钛等其他氮化法不易处理的材料。 为了确保辉光放电，工件的放置密度有限，难做大量的处理。 钢之离子氮化 离子氮化向工件渗入的氮元素，不像气体氮化是由氨气分解而产生的活性氮原子，是被电场加速的电子碰撞含氮气体的分子或原子而形成的离子，在工件表面富集形成的强活性氮原子。钢离子氮化的机构如图3所示，炉内电浆与工件产生如下的交互作用： 气氛中的氮原子被电离成氮离子与电子，此时，带正电的氮离子向工件（负极）移动而带负电的电子向炉壁（正极）移动。 向炉壁移动的电子群会从电场中获得足够能量来与中性气体原子碰撞，使气体原子被离子化成离子和电子，或被激发而成激发原子。当激发原子返回基