辉光离子氮化炉

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辉光离子氮化对马氏体不锈钢性能的影响

２ｎｎ最高硬度达到１Ｖ３，５￣，５７２约为基伴硬度的性；硬度；辉光高子氮化中圈分类号：ＧＩ１２Ｔ５文献标识码：Ａ文章编号：００４６２ｏ）一０４ —０１ —８４（ｏ２ｍ０３３０
ｔｄｎ、ｈｐｃｍｅｓｗｒｎ１ｃａｄｔｓｄＴｅｒｓｌｎｉａｅｈｔｔｅｄｐｈａｄｔｅｒｉｇＴｅｓｅｉｎｅｅａａ）ｌｎｅｔ．ｈｅｕｔｉｄｃｔｔａｈｅｔｎｉ￣ｅｓｄｈ
ｈｒｎｓｅｎｒｉａ Ⅷ ａｅｓｆｔｉａｏｃ．ｄｏｈｔｔｎ５￣
４ＡＰ。显微硬度计型号为７．２。化学着色剂为５ｌ３讨论ｍ
盐酸、苦味酸、５—１０乙醇溶液。９０ｍｌ
３１辉光离子氮化的效率．
２试验结果
２１金相组织．
与常规的气体软氮化方法相比，辉光离子氮
化具有处理温度范围宽、渗层深，渗速快和化合物层易于控制等优点。表Ｉ列出了两种氮化方法的
Ｋｅｒｓｙｗｏｄ：ｓｉｓｔｌｆｃｉｎｒｓｓｎｅｈｒｎｓ；ｌｉｈｅｎｔｄｎｔ￣ｅｓｓｅ；ｒｔｅｉａｃ；ａｄｅｓｇｏｄ３Ｂｇｉｉｇａｅｉｏｔｗｃｒｉ
将氮渗入钢件表面的过程即为钢的氮化。氮
（ａｈｅ＂ｅａｔｅｔｆｉｙｎｅｏｈｍｃｌｏｅｅＬａｙｎ１０３Ｃｉ）Ｍｃｉ￣ＤｐｒｎａａｇＰｔｃｅｉｌｇｌｉａｇ１１０ｌｈａｎｍｏＬｏｒａＣｌｏｎ

氮化炉工作原理

氮化炉工作原理
氮化炉是一种用于高温氮化处理的设备，其工作原理主要包括以下几个方面：
1. 加热：氮化炉内部装有加热元件，如电阻加热器或电磁加热器，通过加热元件提供的能量将炉腔内的温度升至所需的氮化温度。

加热过程中，炉腔内的温度应能够均匀升高，以确保物料在氮化过程中受到均等的热处理。

2. 氮气供应：在氮化炉工作过程中，需要通过供气系统将高纯度的氮气引入炉腔中进行氮化处理。

氮气的引入可以通过进气口进入炉腔，然后在炉腔内与物料发生反应。

3. 排气：氮气在与物料进行反应后，会产生一些气体产物，如一氧化氮、二氧化氮和二氧化碳等。

这些气体产物需要通过排气系统排出炉腔，以保持炉腔内的环境清洁。

4. 保护气氛控制：在氮化炉的工作过程中，为了避免物料受到氧化或其他不良反应的影响，通常需要在炉腔中维持一定的气氛，如氮气或氩气。

这种保护气氛可通过气氛控制系统进行调节和监控，确保物料在氮化过程中处于适宜的气氛条件中。

5. 温度控制：氮化炉的工作过程中需要对炉腔内的温度进行精确控制。

通常使用温度控制系统对加热元件的功率进行调节，调整炉腔内的温度。

通过连续监测炉腔内的温度，并及时调整控制参数，可以实现对氮化过程的精确控制。

综上所述，氮化炉通过加热、气氛控制、气体供应、排气和温度控制等工作原理来实现高温氮化处理，以达到对物料的氮化要求。

辉光离子氮化

一、辉光离子氮化的原理离子氮化作为一种热处理的工艺方法，在工业生产中具有广泛的应用。

它的基本原理如图1、图2 所示。

在抽真空并充有微量气体（如氨气）的密封容器内，放置两个电极，阳接连在外壳并接地，阴极设在炉内，工件放置在阴极上，电极经限流电阻R与可调直流电源E 相连。

当逐渐增加电压到图2 中A 点时，阴阳极间稀薄气体被击穿，阴阳极间突然出现电流。

极间电压突降至B 点，阴极及工件部分表面出现辉光，电流增加，电压基本不变，见图2 中BC 段。

继续提高电压，工件表面完全被辉光覆盖。

气体原子或分子由于电场作用被游离出大量的电子和正离子（氨气NH3 分解为N＋、H＋）。

电子奔向阳极，正离子N＋、H＋奔向阴极上的工件。

工件在N离子的持续轰击下，被加热至氮化所需的温度（470℃～700℃），并产生二次电子发射。

而N＋在阴极得到电子后还原成氮原子，并渗入工件表面形成0.3～0.4mm厚极硬的氮化层。

这样便可极大地提高零件使用寿命。

图2 中的CD 段，称为异常辉光放电区，辉光离子氮化主要工作在这一段。

图2 中的D段，辉光放电转变为强烈的弧光放电，将损伤工件及电源。

二、辉光离子氮化电源的工作原理辉光离子氮化电源是一个三相桥式半控整流电路，它能输出稳定的、连续可调的、最高为1000V 的直流电压。

为避免强烈的弧光放电，电源应具有自动灭弧和灭弧后自动起辉的功能，同时能自动控制炉内工件的温度。

电源主要分为两大部分。

1.三相桥式半控整流电路直流电源的电流0～100A，电压0～1000V。

工作原理见图3。

KG1～KG3 与CZ1～CZ3 组成三相半控桥，选用快速熔断器KP1～3串接于电路中做过流保护，在元件侧、交流侧均做了阻容吸收保护。

由于氮化炉在工作初期弧光放电比较严重，电流变化非常剧烈。

所以，在弧光放电严重的工作初期只接入R81，当炉内辉光稳定后，再并接R82。

电容C、铁芯电抗器L1用于滤波，使输出电流更加平滑。

氮化炉在工作初期，由于工件的尖角、毛刺或油污等，在电场中要产生尖端放电与弧光放电，使阴阳极电压由几百伏电压突降至几十伏。

离子氮化炉

1.學習離子氮化的原理與處理方法。

2.瞭解鋼經離子氮化後之氮化層顯微結構、硬度分佈及硬化深度。

二. 實驗設備離子氮化爐（如圖1所示的示意圖）、維克氏硬度計及金相觀察與拍照裝置。

三.實驗原理1. 鋼的氮化處理【1~4】氮化處理是使氮元素滲入鋼材表面，硬化鋼件表面的方法。

早在1923年即由德國克魯伯兵工廠的A. Fry 博士發明了把含有鋁或鉻的合金鋼在無水氨氣中加熱至500~550℃之間保持20~100小時，可在鋼表面形成氮化層，使鋼表面硬化的氨氣氮化法。

隨後，經過不斷的改良與發展，目前已有處理時間較短、溫度較低和適用鋼種更廣泛的氮化法。

現在常用的方法有：（1）硬氮化法：氣體氮化法（氨氣氮化法），液體氮化法。

（2）軟氮化法：氣體軟氮化法（混合氣體、尿素法），液體軟氮化法（Tufftride法、Sulinuz法）。

（3）離子氮化法及電漿氮化法等。

2. 離子氮化法【2】由於早期應用的氣體氮化法生產週期太長，並在表面形成脆性薄層，容易在使用時剝落，能處理的鋼材有侷限性，使其應用受到很大的限制。

其後，工業上又發展了液體氮化法，具有設備簡單、處理時間短及可氮化的鋼種較多等優點，但所得的硬化層較薄、使用的液體含有劇毒的氰話物鹽類，會產生公害問題。

離子氮化法在很大程度上克服了上述缺點，是對金屬零件進行表面處理的新技術，其目的乃為提高金屬零件的表面硬度、耐磨耗性、耐疲勞性和抗腐蝕性。

八.參考文獻三.實驗原理五.實驗結果四.實驗方法與步驟六.問題與討論离子氮化技术介绍及应用武汉市等离子体技术研究所离子渗氮作为强化金属表面的一种化学热处理方法，广泛适用于铸铁、碳钢、合金钢、不锈钢及钛合金等。

零件经离子渗氮处理后，可显著提高材料表面的硬度，使其具有高的耐磨性、疲劳强度，抗蚀能力及抗烧伤性等。

离子氮化作为七十年代兴起的一种新型渗氮方法，与气体渗氮相比具有渗氮速度快、渗氮层组织易于控制、脆性小、无环境污染、节约电能，气源、变形小等优点。

LD3—200／1000型辉光离子氮化炉的改造

性能好、绝缘性好、耐高温材料一合成云母；用合
成云母加工成的托柱来代替瓷管托柱。如图１所
示。
条又较大，这就造成了密封圈很难被压合好；所以易漏气，造成真空度不高、压升率偏高；另外，密
是，在工件温度升高的同时，Ｎ、Ｎ “ 、ＮＨ。＋Ｈ等阳离子在工件表面聚集，有些阳离子就渗透到工
件里去 … ；于是，就改变了工件表层组织，改变了表层性能，增加了表面的强度、硬度、耐磨性。
２１离子氮化炉的组成．
电路（发电路、调节电路）触，真空检测系统、温度控制及检测控制系统等。炉身系统包括：阴极盘、阴极盘托柱、阴极引
理和完善，仍然达不到辉光离子氮化的功能要求。辉光离子氮化是在低真空、温度在５ｏ一ｏ６０２ ℃的状态下，给工件表面渗氮（或渗碳、氮碳共渗）的一种表面热处理…。而我们的辉光离子氮化炉的调试现象就是温度始终难于达到氮化的温度要求；炉子一开动起来，难于起辉光，等到起了辉光而升温时，随着温度的升高，弧光越来越频繁，越来越厉害（光离子氮化时的打弧跟电焊的弧光现辉象差不多，使工件表面金属熔化溅射而形成凹陷部
辉光离子氮化炉基本上是由抽气系统、供气系统、电控系统、炉身系统等几部分组成；抽气系统包括：真空泵、高真空蝶阀、抽气管道等组成。供气系统包括：储氨罐、减压罐、控制阀门、进气管道、流量控制仪等组成。电控系统包括：次级变压器、主变电路、控制

离子氮化炉操作步骤

离子氮化炉操作步骤：一、装炉要求（1）装炉前必须对炉内灰尘，杂质清理干净（2）曲轴必须从底层向上层的顺序装炉（以防曲轴掉落危险）（3）曲轴短头放在圆形垫块后再推进工作圆盘内，有小孔的面朝里（4）曲轴的位置以前一次装炉位置相同（大约200支/炉）（5）曲轴装炉完成后，必须用酒精对白色密封圈擦洗干净（6）用行车将炉罐小心吊起，到达安全高度后，移动至炉体正上方，待稳定后缓慢下降，装炉完成二、开炉接通电源前必须检查事项（1）炉体冷却水循环必须开启（阀在水平状态为开，垂直状态为关）（2）真空泵蝶阀必须在关闭状态（3）氨气罐，二氧化碳罐要在关闭状态（4）阳极快速接头要连接在炉体上（和水冷却管在一起的绿线接头）（5）黑色脉冲控制盘上“电压”旋钮，“占空比”旋钮要旋转到左边最小值（6）黄色氨气换向阀手柄在中间（向上）位置三、通电运行步骤（1）打开总控电源（2）电柜控制面板上“手动/自动”旋钮，打到自动（3）进入控制系统触摸屏，点击“（一）打弧参数设定”，选择开保温段数09，完毕退出（4）点击“（二）升温保温参数设定”，查看参数是否正确，9保温时间300min，点击“升压保压参数设定”，5到达压力350Pa （5）进入系统运行，选择确认炉体，1号炉（左），2号炉（右），若炉体不是要工作炉体，点击“炉体切换”，（炉体工作过程中一定不要按炉体切换按钮）（6）抽真空：左上角系统开始按钮由红色变成绿色，真空泵1（3），2（4）按钮变绿，检查两个真空泵是否都启动运转,如有不运转，打开电控柜右下门，检查是否跳闸，确认两个真空泵都已启动工作后，打开真空泵蝶阀（之前一定要关闭否则真空泵中油会被气压压进炉体），开始抽真空，当压强达到100Pa左右时，关闭1（3）号真空泵蝶阀，当压强达到60Pa左右时，真空泵1（3）自动关闭（绿灯熄灭），高压按钮自动开启（7）黑色脉冲控制盘上，电压拨钮打到左边自动拨钮，占空比拨钮打到右边自动（自动时升温时间长，根据实际情况可调为手动控制），电压旋钮，占空比旋钮旋转到右边合适位置（峰值电流=100~200 ，电流A≤150），炉体开始安全工作，罐内曲轴开始打弧（8）灭弧送氨气炉内温度到90度，炉罐内辉光稳定之后（不闪弧），开氨气罐，黄色换向阀打到左边1号炉（右边为2号炉），氨气流量不用调，控制器会根据炉内压强自动调整（9）加送二氧化碳气体大约9~10小时后升温到500℃时占空比拨钮打至自动状态，然后继续升温至510℃到保温状态，打开二氧化碳气阀，设置屏幕上2种气体流量比例（比例约为7%）（10）开始保温时，，保温5小时到结束（时间已经设定好，结束时要人看管），（11）关闭氨气罐（关主阀，蓝色阀不动），关闭二氧化碳罐，关闭真空泵蝶阀，旋转黑色脉冲电源盒子上，电压、占空比旋钮旋转到最小值（即最左端），此时通氮气，使其罐内压强达到20Kpa（目的是缩短冷却时间），关闭总控电源（12）炉内冷却6~8个小时后（13）观察炉内冷却温度，打开总控电源，观看左上角炉内温度，当温度低于150℃以下可以出炉（14）出炉准备：解除炉内真空打开两蝶阀之间进气阀（直接拔掉），无响声后，拔下阳极快速接头（和水冷却管在一起的绿线接头）（15）行车吊起钟罩：行车吊钩移至吊环内，对准吊环中心自由悬空，吊钩上下左右都不接触吊环，说明能够垂直平稳吊起（16）空气中冷却至常温（不烫手）（17）卸料：按品种，车间摆放在货架上，操作完成技术参数（稳定后）:加热温度：510℃V1≈380VV2=600V~800VA小于等于150A（过大时调占空比）峰值电流=100~200A（过大时调电压）。

离子氮化炉的结构

离子氮化炉的结构离子氮化炉是一种用于制备氮化物薄膜的设备，它的结构包括以下几个部分：加热腔体、氮化气体供应系统、离子源和基底支架。

加热腔体是离子氮化炉的主要部件之一。

它通常由高温耐热的材料构成，如石墨、石英等。

加热腔体内部设有加热元件，用于提供高温环境。

这些加热元件通常是电阻丝或电石墨块，通过电流加热使腔体温度达到所需的氮化温度。

氮化气体供应系统是离子氮化炉的另一个重要部分。

它主要由氮气供应器和氮化气体控制系统组成。

氮气供应器负责提供氮气，而氮化气体控制系统则可通过调节氮气流量和压力来控制气氛的成分和压力。

这样可以确保氮化过程中气氛的稳定性和一致性，从而得到高质量的氮化薄膜。

离子源是离子氮化炉中非常重要的组成部分。

它是通过电离氮气来产生氮离子，从而实现氮化过程。

离子源通常由一个或多个离子枪组成，每个离子枪都包含一个或多个阴极和一个阳极。

在离子源中，氮气被加热并通过电离，生成氮离子。

这些氮离子通过加速电场加速到高能量，然后射向基底表面，从而在基底上形成氮化薄膜。

基底支架是离子氮化炉中用于固定基底的部件。

基底支架通常由高温耐热的材料制成，如石墨或石英。

基底支架的设计和调整可以影响氮化薄膜的均匀性和质量。

在加热过程中，基底支架必须稳定地固定在加热腔体内，以确保基底与氮离子的充分接触和均匀氮化。

离子氮化炉的结构包括加热腔体、氮化气体供应系统、离子源和基底支架。

这些部件共同作用，通过加热、控制气氛和离子源来实现氮化薄膜的制备。

离子氮化炉的结构设计和参数调节对于薄膜的均匀性和质量有着重要的影响，因此在实际应用中需要根据具体要求进行合理的选择和调整。

通过不断优化离子氮化炉的结构和参数，可以得到更高质量的氮化薄膜，满足不同领域的应用需求。

辉光离子渗氮

离子氮化是一种能够显著提高钢铁零件表面硬度﹑耐磨损﹑耐疲劳和耐侵蚀性能的化学热处置工艺。

将欲处置零件置于真空炉体内，在真空条件下，往炉内充以稀薄的含氮气体（如氨气或氮氢混合气体）。

零件接离子电源阴极，炉体接阳极，阴阳极接数百伏直流电压。

由于电场作用，炉内稀薄气体被电离，氮离子定向撞击阴极（零件），零件表面产生辉光放电并被加热。

在必然气氛和必然温度下，零件表面复合、吸收氮原子，形成高浓度的含氮层并向心部扩散，通过一段时刻，取得工艺要求所需要的氮化层。

离子氮化工艺由于其节能﹑省气﹑效率高﹑质量好﹑无污染等优势，在动力﹑机床﹑石化机械﹑轻纺机械﹑摸具等行业中取得了普遍应用。

设备要紧用于机械零件的离子氮化、离子氮碳共渗(软氮化)等离子化学热处置工艺，使机械零件表面改性，取得所需要的机械性能和物理化学性能。

成套设备由离子电源﹑真空炉体﹑真空取得系统﹑测控温系统﹑供气系统组成。

离子电源分为直流离子电源和脉冲离子电源。

.直流离子电源直流离子电源要紧包括整流变压器﹑可控整流电路﹑L-C 振荡灭弧电路﹑截止反馈电路﹑操纵电路。

脉冲离子电源是在直流离子电源的基础上加装由 IGBT 元件及操纵电路组成的斩波器，通过斩波取得占空比可调的脉冲电流。

脉冲离子电源与直流离子电源相较，能较好地改善空心阴极效应。

脉冲离子电源是在每一个工作周内（频率为1KHZ时，周期为1ms）电流回零，辉光熄灭一次，因此提高了灭弧效率。

脉冲离子电源能实现电压、电流的独立调剂，能滿足不同的工艺要求。

脉冲离子电源与直流离子电源相较，节能在15%-20%以上。

设备的真空炉体分井式（零件悬挂）、罩式（零件堆放）和综合式三种。

真空炉体由炉筒和炉底盘组成。

炉筒体用钢板焊接而成，为双层结构，中间可通水冷却。

各密封面﹝槽﹞用真空橡胶密封圈密封。

炉内装有不銹钢隔热屏﹑阴极盘。

炉筒上开有观看窗。

进气接口装在炉体顶部。

炉底盘上装有阴极输电接口﹑测温接口﹑测压接口﹑抽气接口等。

离子氮化硬度和深度

离子氮化硬度和深度离子渗氮作为强化金属表面的一种利用辉光放电现象，将含氮气体电离后产生的氮离子轰击零件表面加热并进行氮化，获得表面渗氮层的离子化学热处理工艺，广泛适用于铸铁、碳钢、合金钢、不锈钢及钛合金等。

零件经离子渗氮处理后，可显著提高材料表面的硬度，使其具有高的耐磨性、疲劳强度，抗蚀能力及抗烧伤性等。

如果氧化是在氮化结束后停炉过程中产生的，则仅影响外观质量，对渗层硬度、深度无影响。

1.离子氮化工艺技术的内涵及原理离子氮化是为了提高工件表面耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温等性能，利用等离子辉光放电在离子氮化设备内制备氮化层的一种工艺方法。

离子氮化分三个阶段，第一阶段活性氮原子产生，第二阶段活性氮原子从介质中迁移到工件表面，第三阶段氮原子从工件表面转移到芯部。

其中第一阶段电离和第三阶段扩散机制比较清楚，第二阶段活性氮原子如何从介质中迁移到工件表面的机理尚存争议，普遍认可的是“溅射-沉积”理论。

具体原理为：高能离子轰击工件表面，铁原子脱离基体飞溅出来和空间中的活性氮原子反应形成渗氮铁，渗氮铁分子凝聚后再沉积到工件表面。

渗氮铁在一定的渗氮温度下分解成含氮量更低的氮铁化合物，释放出氮原子，渗氮铁不断形成为一定厚度的渗氮层。

2.离子氮化工艺技术的发展历史（1）1932年德国人B.Berghaus发明。

3.离子氮化工艺技术的优点（1）工件涂层可根据预期性能要求通过调节氮、氢及其他(如碳、氧、硫等)气氛的比例调整实现相组成调节。

（2）制备涂层时间是普通渗氮的三分之一到五分之一，效率高。

（3）制备过程十分清洁而无需防止公害，无需额外加热和检测设备，能够获得均匀的温度分布，能源消耗是气体渗氮的40~70%，节能环保；耗气量极少(仅为气体渗氮的百分之几),可大大减少离子氮化的常见缺陷；适用的材质和温度范围广泛。

（4）工件制备完涂层后可获得无氧化的加工表面，表面光洁度高，变形量小。

4.离子氮化工艺技术的难点（1）空心阴极效应限制了在带小孔、间隙和沟槽零件中的应用（2）边角效应导致导致工件边角部位硬度和其余部位不一致（3）不同结构工件混装时温度的控制和测量存在困难（4）零件表面产生弧光放电（打弧）造成等离子不稳定或高洁净工件表面损伤5.离子氮化工艺技术应用常见问题（1）硬度低。

氮化炉安全操作规程

氮化炉安全操作规程氮化炉是一种用于高温气氛下进行氮化处理的设备，主要用于金属、陶瓷、半导体等材料的氮化过程。

为了确保操作人员的安全和设备的正常运行，以下是氮化炉的安全操作规程。

一、操作前准备1. 了解氮化炉的结构、参数和工作原理，熟悉操作手册和相关安全规范。

2. 确保氮化炉处于良好的工作状态，如检查电气设备的接线是否安全可靠，氮气供应是否正常等。

3. 穿戴好必要的个人防护装备，如安全鞋、防火服、护目镜、手套等。

4. 准备好所需的材料和工具，如氮化剂、控制器、温度计、钳子等。

二、操作过程1. 打开氮化炉前必须确保设备已处于停止工作状态，然后才能打开进气阀门进一步操作。

2. 检查氮化炉内部是否有杂物或残留物，必要时进行清理。

3. 将待处理的材料安放在氮化炉的合适位置，注意放置的稳定性和均匀性。

4. 将氮化炉的门安全地关闭，确保密封性好。

5. 打开氮气进气阀门，逐渐增加氮气流量，确保进气通畅。

6. 打开氮化炉的温度控制器，按照预定的氮化曲线设置炉温和时间。

7. 监控氮化炉的温度和压力变化，确保设备处于正常工作状态。

8. 在氮化过程中，不得随意打开或关闭炉门，以免影响氮化效果和安全性。

9. 定期检查设备的电气系统和气路系统，及时发现并处理问题，确保设备的安全可靠运行。

三、操作结束后1. 氮化过程完成后，首先关闭氮气进气阀门，待氮气完全排出。

2. 关闭氮化炉的温度控制器，停止加热。

3. 关闭氮化炉的电源开关，确保设备处于断电状态。

4. 等待设备冷却至安全温度后，打开炉门，取出已处理的材料。

5. 对设备进行彻底清理，清除炉内残留物和杂物。

6. 检查和维护设备的各个部件，如加热元件、气路管道等，确保设备的正常使用。

7. 将设备周围的工作区域恢复整洁，严禁遗留可燃物品和危险物品。

四、安全注意事项1. 氮化炉操作过程中要保持机器周围清洁，防止杂物进入炉内。

2. 氮化炉使用过程中严禁随意打开炉门，以免热氮气喷溅导致烫伤。

辉光离子氮化炉工作原理

辉光离子氮化炉工作原理
辉光离子氮化炉工作原理
辉光离子氮化炉是一种用于涂覆金属和陶瓷表面的新型涂覆工艺。

它使用带有小孔的氮化管来产生高能辉光离子来热处理金属和陶瓷表面。

辉光离子氮化炉的原理非常简单：
1．空气进行预充气，预充气是为了消除外壳中的残存气体，以免影响氮化处理的质量；
2．把金属（或陶瓷）放入氮化管中，并设置好所需的处理工艺参数，如处理温度、时间等；
3．使用氮化仪启动氮化处理，氮化仪会发出高频电磁波，产生电离气体；
4．氮化仪电子预充电器把气体产生的电子放入预充室，并被电离成温和高能辉光离子；
5．把高能辉光离子聚集在金属（或陶瓷）表面，射击和碰撞表面原子，形成一层高属性的氮化膜；
6．氮化处理完成，经过控制系统进行反吹，将管内多余的气体排出施工槽，完成辉光离子氮化处理工艺。

辉光离子氮化是一种非常有效的表面涂覆工艺，不仅能够改善金属和陶瓷表面的抗腐蚀性，还能提高表面硬度和耐磨性。

这种技术也能够有效抑制金属表面的氧化和腐蚀，从而使表面更加耐用。

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设备购置专题论证

关于购置离子氮化炉的专题论证报告一、购置理由用于丝杠氮化处理。

709厂1973年自制了一台气体氮化炉，已趋于报废。

离子氮化较传统气体氮化有很多优势，同种材料经离子氮化硬度高、变形小，耐麽性强。

并且氮化工艺时间短，节能、环保。

拟选用武汉热处理研究所的离子氮化炉。

二、各种渗氮方法优缺点比较我们把几种渗氮方法的特点比较列入下表：在等离子体渗氮工艺产生以前，主要的渗氮方式为：液体渗氮、气体渗氮。

早期的液体渗氮方式含氰化物。

由于需在渗氮盐中加入带有巨毒的氰化物，劳动条件恶劣，环境污染严重。

上个世界末，很多国家明令禁止在盐浴成分中使用氰化物作为添加剂。

目前的液体渗氮方法已不含氰化物，但需要经常测试、调整成分，工艺复杂。

液体渗氮设备投资小，每炉处理时间短，处理结果均匀，变形相对较大，组织结构比较疏松，防腐性能差，最主要的还是产生大量废盐，处理成本高。

气体渗氮是将处理炉内通过略高入大气压力的氨气，通过电炉将被处理零件加热到渗氮所需温度然后长时间保温。

其设备投资相对较低，结构简单，装炉简单，其处理过程产生的化合物层含氮浓度高，表层易产生网状及脉状组织，脆性大，变形较大，实际运用中常常将化合物层磨掉，处理过程中氨气消耗量大，电耗较大。

脉冲气体渗氮是在较低的这些很空状态下进行，通过周期性置换炉内氨气，提高氮的活性，在保留气体渗氮特点的同时，设备投资略有增加，较气体渗氮有一定的改善，但耗气量仍然较大，处理成本略有增长。

等离子体渗氮包括直流等离子体渗氮和脉冲等离子体渗氮。

等离子体渗氮：是在真空容器中通入压力为1.3×103 ~1.3×103Pa 的氨气或氮氢混合气体，在电场作用下，气体电离，正离子轰击金属零件表面通过一系列的物理和化学过程形成氮化层，以达到表面硬化的方法。

直流等离子体渗氮与气体氮化相比：①由于它是通过离子的轰击直接加热，能耗下降20%以上；②具有更多的活性原子和离子，渗速快，尤其潜层渗氮效果更为明显；③渗层质量好，表层不产生网状及脉状组织，脆性符合国家一、二级标准；④变形小，由于渗氮与溅射的综合作用，六级精度齿轮渗氮后无需后处理；⑤无环境污染，氨气消耗仅为气体渗氮的1%左右；⑥由于表面活化，有利与不锈钢渗氮等。

真空氮化炉与普通氮化炉的优缺点

真空氮化炉应用范围较广，包含气体、离子氮化的方式，需抽真空后进行，因此效果更好。

而普通氮化炉适用于小批量的工件处理，采用的是液体氮化，通常是盐浴加热氮化。

本文将围绕真空氮化炉与普通氮化炉的优缺点，给大家作出详细介绍。

一、氮化的实现方法1、气体氮化气体氮化是将工件放入一个密封空间内，通入氨气，加热到500-580℃保温几个小时到几十个小时。

氨气在400℃以上将发生如下分解反应：2NH3—→3H2+2[N]，从而炉内就有大量活性氮原子，活性氮原子[N]被钢表面吸收，并向内部扩散，从而形成了氮化层。

以提高硬度和耐磨性的氮化通常渗氮温度为500—520℃。

停留时间取决于渗氮层所需要的厚度，一般以0.01mm/h计算。

因此为获得0.25—0.65mm的厚度，所需要的时间约为20—60h。

提高渗氮温度，虽然可以加速渗氮过程，但会使氮化物聚集、粗化，从而使零件表面层的硬度降低。

对于提高硬度和耐磨性的氮化，在氮化时需采用含Mo、A、V等元素的合金钢，如38CrMoAlA、38CrMoAA等钢。

这些钢经氮很后，在氮化层中含有各种合金氮化物，如：AlN、CrN、MoN、VN等。

这些氮化物具有很高的硬度和稳定性，并且均匀弥散地分布于钢中，使钢的氮化层具有很高的硬度和耐磨性。

Cr还能提高钢的淬透性，使大型零件在氮化前调质时能得到均匀的机械性能。

Mo还能细化晶粒，并降低钢的第二类回火脆性。

如果用普通碳钢，在氮化层中形成纯氮化铁，当加热到较高温度时，易于分解聚集粗化，不能获得高硬度和高耐磨性。

抗腐蚀氮化温度一般在600—700℃之间，分解率大致在40—70%范围，停留时间由15分钟到4小时不等，深度一般不超过0.05m m。

对于抗腐蚀的氮化用钢，可应用任何钢种，都能获得良好的效果。

2、离子氮化离子氮化又叫“辉光离子氮化”是一种热处理工艺，它具有生产周期短，零件表面硬度高，能控制氮化层脆性等优点。

因而，近几年来国内发展迅速，使用范围很广。

什么是离子氮化炉

什么是离子氮化炉
离子氮化炉是一种在高温下运用离子气相渗透技术，将氮原子浸透到物体表面从而形成特殊的化学组合，实现表面硬化和改性的加工设备。

它能够提高基体表面结构密度和硬度、提高材料的耐蚀性、耐磨性和抗疲劳性,在制造领域得到广泛应用。

工作原理
离子氮化炉的工作原理是将电离的氮气或氨气注入高温高压的反应室中，利用化学反应原理，在高温条件下将表面金属材料上的氮元素转化成离子氮，使其在物体表面形成一层致密、均匀、硬度高的氮化物层。

该方法主要依靠离子在材料表面的加速运动和化学再结合作用，从而实现氮元素的化学吸附、扩散和沉积，并不断与表面原子结合，逐渐形成一个均匀、致密的氮化层。

经过特殊工艺条件处理，可以获得硬度更高、涂层质量更好、致密度更高的表面氮化层。

应用领域
离子氮化炉在制造业中广泛应用于金属的表面处理和改性。

其中，高速钢、金刚石、硬质合金等工具材料的氮化加工是离子氮化炉的重要应用领域之一。

例如，高速钢经过离子氮化加工后，磨削性能大大提高，同时也增强了材料的抗蚀性、耐磨性和耐疲劳性能。

此外，离子氮化炉还广泛应用于模具、汽车、机器工具、医疗器械等行业。

总结
离子氮化炉作为一种先进的材料表面加工设备，能够大大提高金属材料的表面硬度、耐磨性和耐蚀性，并因此得到了广泛的应用。

随着科技的不断发展，离子氮化炉不断升级完善，其在未来的制造业中仍将有着广阔的应用前景。

国内外氮化工艺新进展

国内外氮化工艺新进展文／张耀军渗氮，就是将工件放在一定的渗氮剂中加热和保温，使渗氮剂中的活性原子氮渗入工件表层，以改变工件表面的化学成分、组织和性能的热处理方法。

下面笔者就谈一谈国内外氮化工艺的发展进程。

一、稀土催渗的快速气体渗氮在气体渗氮过程中加入一种稀土催渗剂，能够活化工件表面，加快氮原子吸收速度，不但缩短渗氮周期，还能够在工件表面形成细小弥散的氮化物，改善渗氮后组织和质量。

其中，脆性级别、氮化物级别和疏松级别都可控制到1级，并提高表面硬度（比常规工艺提高30～100HV）。

对于一般结构钢渗层深度要求0.3mm时，采用常规渗氮工艺保温时间需要30小时以上，但如果加入稀土催渗剂后，保温时间仅用14小时，缩短时间53%，节电40%，省氮气35%以上，同时少排放废气35%，整个渗氮周期缩短32.7%。

二、连续式气体软氮化及发黑处理传统的气体氮化热处理是在周期式井式炉或者箱式炉中进行的。

对大型工件，这种设备及工艺能够满足生产需求，但对于中小工件，在这种炉中进行气体氮化就容易出现加热不均、渗层不均、硬度不均等问题。

此外，由于周期式氮化效果不好，每一炉都有误差，因此，大大增加了操作难度，并且不易保证所有批次工件的质量均匀一致。

大连圣洁公司针对目前的中小工件按照传统气体氮化热处理工艺不能获得很好效果的问题，提出了一种中小工件气体氮化的热处理新工艺，采用连续式热处理炉，包括但不局限于网带式连续热处理炉、托辊式连续热处理炉、滚动底式连续热处理炉、推杆炉等，通过调整通入气体流量和氨分解率可控制渗层深度及表面化合物层的深度。

冷却方式有水冷、油冷或空冷（专利申请号：200910012783.4）。

该发明突破了传统思维的缺点，创造性地将中小工件在连续炉中进行气体氮化，解决了传统周期式炉中气体渗氮的诸多缺点，不但大大提高了产品渗氮后的质量和热处理过程的一致性，且由于温度和时间均可连续调整，使操作简单易行并可成倍提高生产效率。

辉光离子氮化炉工作原理

辉光离子氮化炉工作原理
辉光离子氮化炉是一种利用等离子体技术将金属表面进行氮化处理的设备。

其工作原理是通过高频电源产生高频电场，使气体分子在电场作用下发生电离，产生等离子体。

将金属材料放置在等离子体中，等离子体中的氮原子与金属表面反应，形成氮化层，从而提高金属表面的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。

辉光离子氮化炉的主要部件包括高频电源、气体供应系统、反应室、真空泵等。

在使用前，首先需要将反应室抽成高真空状态，然后通过气体供应系统向反应室中加入氮气等气体，产生等离子体。

同时，高频电源产生高频电场，使等离子体能量增加，提高反应速率和反应温度，从而加速氮化过程。

辉光离子氮化炉的氮化层厚度和性能取决于氮化时间、氮气流量、氮化温度等因素。

一般来说，氮化时间越长，氮化层厚度越大，但同时也会影响氮化层的性能。

氮气流量和氮化温度也会影响氮化层的性能，需要根据不同金属材料和要求的氮化层性能来进行调整。

辉光离子氮化炉主要适用于钢铁、钛合金、镍合金等金属材料的表面处理，可以用于制造汽车发动机、航空发动机、轴承、齿轮等高负荷部件。

氮化层可以提高金属材料的耐磨性、耐蚀性、抗疲劳性和抗高温性，从而提高部件的使用寿命和可靠性。

辉光离子氮化炉是一种高效、精确的金属表面处理设备，其工作原
理是利用等离子体技术进行氮化。

通过调整氮化时间、氮气流量和氮化温度等参数，可以得到不同性能的氮化层，应用广泛于高负荷部件的制造领域。