﹝一﹞离子渗氮工艺参数

　　1.渗氮温度

　　渗氮温度是重要的工艺参数，温度的高低直接影响渗氮速度﹑硬度及渗氮层组织。

　　在一定渗氮温度范围内，温度越高，氮原子迁移及扩散的能力越强，渗氮速度越快，渗氮层也就越厚。

　　不同材料渗氮温度有一峰值，在此温度下，渗氮层硬度高。

　　2.渗氮时间

　　渗氮层与渗氮时间呈抛物线关系。

　　3.气体成分

　　生产上常用的离子渗氮气体主要有氨气﹝NH3﹞﹑N2+H2及热分解氨。在离子渗氮气体的基础上加一定比例的含碳气体﹝如酒精﹑丙酮的蒸发气﹞，可进行离子NC共渗﹝离子软氮化﹞。

　　4.气压

　　气体压力影响辉光放电特性，气压高，阴极位降区dk小，辉光层薄;气压低，阴极位降区dk大，辉光层厚。

　　一般离子渗氮气压在数百Pa。

　　对有孔﹑窄槽的工件，要注意调整气压，改变阴极放电长度d辉，避免出现空心阴极效应。

　　5.电参数

　　离子渗氮的电压和电流密度主要取决于渗氮温度的高低及气压等，一般在保温阶段电流密度为0.5-5mA/cm2,电压600-700V。

　　﹝二﹞适于离子渗氮的材料

　　1.碳钢

　　碳钢的渗氮效果较差，渗层硬度低。所以，一般采用离子NC共渗﹝离子软氮化﹞，提高表面硬度，满足要求不高的表面耐磨零件﹝如汽车摩擦片﹞。

　　2.合金结构钢

　　典型的渗氮合金结构钢有38CrMoAl﹑42CrMo﹑40Cr﹑35CrMo﹑20CrMnTi﹑20Cr﹑50CrV﹑P20等材料,通过渗氮,得到高的表面硬度﹑耐磨性和抗疲劳性能。广泛地应用于齿轮﹑轴套等机械零件及塑料模具。

　　合金结构钢的预先热处理一般为调质处理，渗氮温度低于调质回火温度，保证心部强度不会降低。

　　3.工模具钢

　　热作模具钢3Cr2W8V﹑H13﹑8407等材料制做的热作模具﹝如压铸模﹑挤压模等﹞经过渗氮后，大大提高耐磨性﹑疲劳强度﹑抗蚀性及减小粘附能力。

　　高速钢及Cr12MoV﹝高淬高回﹞等材料制做的刀具﹑冷作模具及工具，经过渗氮处理，可大大提高使用寿命。

　　4.铸铁

　　离子渗氮对于合金铸铁和球墨铸铁也有广泛应用。内燃机曲轴﹑钢套等零件离子渗氮后有良好的效果。

　　5. 不锈钢

　　离子渗氮能够大幅度提高Cr13型和1Cr18Ni9Ti等不锈钢的硬度和耐磨性。

　　﹝三﹞离子渗氮工艺的几个问题

　　1.渗氮工件的温度测量

　　普通热处理设备是利用电热体发热加热工件，炉膛内温度基本一致，测温热电偶的温度也能代表工件温度。离子渗氮工件是靠自身辉光放电加热，而且由于工件带阴极电位，热电偶也不能与工件直接接触，所以，测温热电偶的温度与工件温度往往不一致。炉内工件越少，热电偶距离工件越远，热电偶的温度与工件温度相差越大。

　　实际工艺操作时，经常采取目测温度﹑模拟测温等方法，弥补测温不准确的问题。

　　2.温度均匀性

　　离子渗氮工件是靠自身辉光放电加热，同一炉的不同工件，质量不同，表面积不同，受热也不同。所以，工件温度可能不均匀。

　　实际工艺操作时，同一炉工件相差不要太悬殊。要考虑工件的装炉方式，质量大，表面积小的工件受热条件差，温度可能偏低，装炉时，放在阴极盘的内圈或下部，必要时，加适当的辅助阴极。

　　3.带有小孔、窄缝工件的处理

　　带有小孔、窄缝的工件，容易产生空心阴极效应，导致局部电流密度过大，温升过高而产生弧光放电，工艺不能进行。将小孔、窄缝屏蔽﹝堵或盖﹞，如果不易屏蔽，则调整气压，来调整阴极放电长度d辉，避免产生空心阴极效应。

　　4.减小渗氮工件变形的措施

　　离子渗氮工件的变形很小，一般可以满足工件的精度要求。对于精度要求很高的工件，可以采取以下措施，减小变形：

　　﹝1﹞缓慢升温

　　﹝2﹞在精加工前，增加一道失效处理工艺，消除冷加工应力。

　　﹝四﹞常用钢离子渗氮工艺