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氣體氮化技�(shù),液體氮化技�(shù), 離子氮化技�(shù)的原理和使用方法
氣體氮化技�(shù),液體氮化技�(shù), 離子氮化技�(shù)的原理和使用方法
�(diào)�(zhì)后的零件,在滲氮處理前須徹底清洗干凈,茲將包括清洗的滲氮工作程序分述如下�


�1)滲氮前的零件表面清�
大部分零件,可以使用氣體去油法去油后立刻滲氮。但在滲氮前之最后加工方法若采用拋光、研�、磨光等,即可能�(chǎn)生阻礙滲氮的表面�,致�?jié)B氮后,氮化層不均勻或�(fā)生彎曲等缺陷。此�(shí)宜采用下列二種方法之一去除表面層。第一種方法在滲氮前首先以氣體去油。然后使用氧化鋁粉將表面�abrassive cleaning 。第二種方法即將表面加以磷酸皮膜處理�phosphate coating��
�2)滲氮爐的排除空�
將被處理零件置于滲氮爐中,并將爐蓋密封后即可加熱,但加熱�150�以前須作爐內(nèi)排除空氣工作�
排除爐內(nèi)的主要功用是防止氨氣分解�(shí)與空氣接觸而發(fā)生爆炸性氣體,及防止被處理物及支架的表面氧�。其所使用的氣體即有氨氣及�?dú)舛N�
排除爐內(nèi)空氣的要�(lǐng)如下�
�1)被處理零件裝妥后將爐蓋封好,開(kāi)始通無(wú)水氨�,其流量盡量可能多�
�2)將加熱爐之自動(dòng)溫度控制�(shè)定在150�并開(kāi)始加熱(注意爐溫不能高於150���
�3)爐中之空氣排除�10%以下,或排出之氣體�90%以上之NH3�(shí),再將爐溫升高至滲氮溫度�
�3)氨的分解率
滲氮是鋪及其他合金元素與初生�(tài)的氮接觸而�(jìn)�,但初生�(tài)氮的�(chǎn)�,即因氨氣與加熱中的鋼料接觸�(shí)鋼料本身成為觸媒而促�(jìn)氨之分解�
雖然在各種分解率的氨氣下,皆可滲�,但一般皆采用15�30%的分解率,并按滲氮所需厚度至少保持4�10小時(shí),處理溫度即保持�520�左右�
�4)冷�
大部份的工業(yè)用滲氮爐皆具有熱交換�,以期在滲氮工作完成后加以急速冷卻加熱爐及被處理零件。即滲氮完成�,將加熱電源�(guān)�,使?fàn)t溫降低約50�,然后將氨的流量增加一倍后�(kāi)始啟�(kāi)熱交換機(jī)。此�(shí)須注意觀察接在排氣管上玻璃瓶�,是否有氣泡溢出,以確認(rèn)爐內(nèi)之正�。等�?qū)霠t中的氨氣安定后,即可減少氨的流量至保持爐中正壓為�。當(dāng)爐溫下降�150�以下�(shí),即使用前面所述之排除爐內(nèi)氣體�,導(dǎo)入空氣或�?dú)夂蠓娇蓡㈤_(kāi)爐蓋�
氣體氮化技�(shù)�
氣體氮化系於1923年由德國(guó)AF ry 所�(fā)�,將工件置於爐內(nèi),利NH3氣直接輸�(jìn)500�550�的氮化爐�(nèi),保�20�100小時(shí),使NH3氣分解為原子狀�(tài)的(N)氣與(H)氣而�(jìn)行滲氮處�,在使鋼的表面產(chǎn)生耐磨、耐腐蝕之化合物層為主要目的,其厚度約�0.02�0.02m�m,其性質(zhì)極硬Hv 1000�1200,又極脆�NH3之分解率視流量的大小與溫度的高低而有所改變,流量愈大則分解度愈�,流量愈小則分解率愈�,溫度愈高分解率愈高,溫度愈低分解率亦愈��NH3氣在570��(shí)�(jīng)熱分解如下:
NH3 →�N�Fe + 2/3 H2
�(jīng)分解出來(lái)�N,隨而擴(kuò)散�(jìn)入鋼的表面形�。相�Fe2 - 3N氣體滲氮,一般缺�(diǎn)為硬化層薄而氮化處理時(shí)間長(zhǎng)�
氣體氮化因分�NH3�(jìn)行滲氮效率低,故一般均固定選用適用於氮化之鋼種,如含有Al�Cr�Mo等氮化元�,否則氮化幾�(wú)法�(jìn)�,一般使用有JIS�SACM1�JIS�SACM645�SKD61以強(qiáng)韌化處理又稱�(diào)�(zhì)�Al�Cr�Mo等皆為提高變�(tài)�(diǎn)溫度之元素,故淬火溫度高,回火溫度亦較普通之�(gòu)造用合金鋼高,此乃在氮化溫度�(zhǎng)�(shí)間加熱之�,發(fā)生回火脆性,故預(yù)先施以調(diào)�(zhì)�(qiáng)韌化處理�NH3氣體氮化,因?yàn)闀r(shí)間長(zhǎng)表面粗糙,硬而較脆不易研�,而且�(shí)間長(zhǎng)不經(jīng)�(jì),用於塑膠射出形�(jī)的送料管及螺旋桿的氮化�
液體氮化技�(shù)�
液體軟氮化主要不同是在氮化層里之�Fe3Nε��Fe4Nr相存在而不�Fe2Nξ相氮化物�ξ相化合物硬脆在氮化處理上是不良於韌性的氮化�,液體軟氮化的方法是將被處理工件,先除銹,脫�,預(yù)熱后再置於氮化坩堝內(nèi),坩堝內(nèi)是以TF – 1為主鹽劑,被加溫�560�600�處理�(shù)分至�(shù)小時(shí),依工件所受外力負(fù)荷大�,而決定氮化層深度,在處理中,必須在坩堝底部通入一支空氣管以一定量之空氣氮化鹽劑分解為CN�CNO,滲透擴(kuò)散至工作表面,使工件表面最外層化合�8�9�wt�N及少量的C及擴(kuò)散層,氮原子�(kuò)散入α – Fe基地中使鋼件更具耐疲勞性,氮化期間由於CNO之分解消�,所以不斷要�6�8小時(shí)處理中化�(yàn)鹽劑成份,以便調(diào)整空氣量或加入新的鹽��
液體軟氮化處理用的材料為鐵金屬,氮化后的表面硬度以含� Al�Cr�Mo�Ti元素者硬度較�,而其含金量愈多而氮化深度愈�,如炭素�Hv 350�650,不銹鋼Hv 1000�1200,氮化鋼Hv 800�1100�
液體軟氮化適用於耐磨及耐疲勞等汽車(chē)零件,縫衣機(jī)、照相機(jī)等如氣缸套處�,氣門(mén)閥處�、活塞筒處理及不易變形的模具�。采用液體軟氮化的國(guó)�,西歐各�(guó)、美�(guó)、蘇�、日�、臺(tái)灣�
離子氮化技�(shù)�
此一方法為將一工件放置於氮化爐�(nèi),預(yù)先將爐內(nèi)抽成真空�(dá)10-2�10-3 Torr(㎜Hg)后�(dǎo)�N2氣體�N2 + H2之混合氣�,調(diào)整爐�(nèi)�(dá)1�10 Torr,將爐體接上�(yáng)�,工件接上陰極,兩極間通以�(shù)百伏之直流電�,此�(shí)爐內(nèi)�N2氣體則發(fā)生光輝放電成正離子,向工作表面移�(dòng),在瞬間陰極電壓急劇下降,使正離子以高�?zèng)_向陰極表�,將�(dòng)能轉(zhuǎn)�?yōu)闅饽埽沟霉ぜッ鏈囟鹊靡陨�?,因氮離子的沖擊后將工件表面打出Fe.C.O.等元素飛濺出�(lái)與氮離子�(jié)合成FeN,由此氮化鐵逐漸被吸附在工件上而產(chǎn)生氮化作�,離子氮化在基本上是采用�?dú)猓籼砑犹蓟瘹湎禋怏w則可作離子軟氮化處理,但一般統(tǒng)稱離子氮化處�,工件表面氮?dú)鉂舛瓤筛淖儬t�(nèi)充填的混合氣體(N2 + H2)的分壓比調(diào)節(jié)得之,純離子氮化�(shí),在工作表面得單相的r′�Fe4N)組織含N量在5.7�6.1�wt,厚層在10μn以內(nèi),此化合物層�(qiáng)韌而非多孔�(zhì)�,不易脫�,由於氮化鐵不斷的被工件吸附并擴(kuò)散至�(nèi)�,由表面至內(nèi)部的組織即為FeN → Fe2N → Fe3N→ Fe4N順序變化,單�ε�Fe3N)含N量在5.7�11.0�wt,單�ξ�Fe2N)含N量在11.0�11.35�wt,離子氮化首先生�r相再添加碳化氫氣系時(shí)使其變成ε相之化合物層與擴(kuò)散層,由於擴(kuò)散層的增加對(duì)疲勞�(qiáng)度的增加有很多助。而蝕性以ε相最佳�
離子氮化處理的度可從350��(kāi)�,由於考慮到材�(zhì)及其相關(guān)�(jī)械性質(zhì)的選用處理時(shí)間可由數(shù)分鐘以致於長(zhǎng)�(shí)間的處理,本法與�(guò)去利用熱分解方化�(xué)反應(yīng)而氮化的處理法不�,本法系利用高離子能之故,過(guò)去認(rèn)為難處理的不銹鋼、鈦、鈷等材料也能簡(jiǎn)單的施以�(yōu)秀的表面硬化處�
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