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液态氮化和离子氮化
更新时间:2024-06-07 点击次数:346次

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液体氮化

      液体氮化主要不同是在氮化层里有Fe3Nε相,Fe4Nr相存在而不含Fe2Nξ相氮化物,ξ相化合物硬脆在氮化处理上是不良于韧性的氮化物。液体氮化的方法是将被处理工件先除锈,脱脂,预热后再置于氮化坩埚内,坩埚内是以TF-1为主盐剂,被加热到560~600℃处理数小时,依工件所受外力负荷大小而决定氮化层深度,在处理中,必须在坩埚底部通入一支空气管以一定量的空气氮化盐剂分解为CN或CNO,渗透扩散至工作表面,使工件表面***外层化合物8~9%wt的N及少量的C及扩散层,氮原子扩散入αFe中使钢件更具耐疲劳性。氮化期间由于CNO的分解消耗,所以不断要在6~8小时处理中化验盐剂成份,以便调整空气量或加入新的盐剂。


      液体氮化处理用的材料为铁金属,氮化后的表面硬度以含有 Al、Cr、Mo、Ti元素的硬度较高,其含金量越多氮化深度越浅,如炭素钢Hv350~650,不锈钢Hv1000~1200,氮化钢Hv800~1100。


      液体氮化适用于耐磨及耐疲劳等汽车零件,气缸套处理、气门阀处理、活塞筒处理及不易变形的模具。采用液体氮化的国家有西欧各国、美国、日本等。

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离子氮化

      此方法为将一工件放置于氮化炉内,预先将炉内抽成真空达10-2~10-3 Torr(mmHg)后导入N2气体或N2+H2混合气体,调整炉内达1~10Torr,将炉体接上阳极,工件接上阴极,两极间通以数百伏直流电压,此时炉内的N2则发生光辉放电成正离子,向工作表面移动,在瞬间阴极电压急剧下降,使正离子以高速冲向阴极表面,将动能转变为气能,使得工件表面温度得以上升,因氮离子的冲击后将工件表面打出Fe、C、O等元素飞溅出来,与氮离子结合成FeN。由此,氮化铁逐渐被吸附在工件上而产生氮化作用,离子氮化在基本上是采用氮气,但若添加碳化氢系气体则可作离子氮化处理。工件表面氮气浓度可改变炉内充填的混合气体(N2+H2)的分压比调节得到,纯离子氮化时,在工作表面得单相的r′(Fe4N)组织,含N量在5.7~6.1%wt,厚层在10μm以内,此化合物层强韧而非多孔质层,不易脱落,由于氮化铁不断的被工件吸附并扩散至内部,由表面至内部的组织即为FeN→Fe2N→Fe3N→ Fe4N顺序变化,单相ε(Fe3N),含N量在5.7~11.0%wt,单相ε(Fe2N),含N量在11.0~11.35%wt,离子氮化首先生成r相,再添加碳化氢气系时使其变成ε相的化合物层与扩散层,由于扩散层的增加对疲劳强度的增加有很多帮助,而蚀性以ε相******。


      离子氮化处理可从350℃开始,由于考虑到材质及其相关机械性质的选用,处理时间可由数分钟至长时间的处理,本法与过去使用的热分解化学反应氮化的处理法不同,本法为利用高离子能,过去认为难处理的不锈钢、钛、钴等材料也能简单的施以******的表面硬化处理。

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