离子氮化 广州nitridization

本技术是我

阴极下降

电压降

等离子区

工件处理表面

炉壁

离子

Fe + N

Fe 2N N F N

Fe 3N N Fe 4N N ε相 γ‘

相 α

Fe

电子

吸附

图2 H13钢试样离子复合处理渗层与普通离子氮化渗层的X 射线衍射曲线对比 2. 离子轰击（氮化）处理工艺特点

2.1采用本工艺能够在同一工件上获得基体性能与表面性能的良好配合，渗层表面既硬以韧。耐磨损的表层紧密结合在基体上。

2.2在处理过的工件表面所的表层质地致密。强韧性能兼备。优于诸如气体氮化，气体软氮化或液体软化等常规方法处理的工件。由图2和图3表明，采用本工艺处理的工件可克服渗层疏松，性脆，硬度强度过大，与基体的结合差等“弊病”。

2.3经本工艺处理的工件能保持良好的表面光洁度，并且能够保持很高和变形量小。

2.4能够处理具有窄缝工作带的铝型材模具，目前，国内离子氮化处理深度窄缝的能力一般在1.5毫米以上，而国外处理挤压模具窄缝的能力可达0.8毫米以上，我院的离子处理窄缝能力已经达到国际先进水平，且本工艺重复性好。 2.5渗层的组织与性能可控制，温度均匀性好。模具工作带硬度提高幅度大，Hv0.3 1000～1200。

2.6本工艺处理过的H13钢试样的耐靡性能为未处理试样（淬火、另回火状态）的5～38倍，而摩擦力矩仅为未经处理试样的六分之一。

2.7经本工艺处理后，铝型材挤压模具的平均使用寿命可提高3～7倍，同时改善了铝合金型材的表面质量，深受用

户好评。

2.8本工艺适合对长轴类工件表面进行

离子轰击表面强化处理，诸如，长度为

3.3米，厚度4毫米，宽160毫米的淀粉机械刮刀和长轴类部件35CrMo 钢、

42CrMo 钢和38CrMoAl 钢制高精度大型瓦楞辊和38CrMoAl 钢制塑料螺杆的表面硬化处理。经本技术表面强化处理后，可大幅度地提高其硬度和耐磨性

能。特别是直径为300毫米，长度为3米的35CrMo 钢制高精度大型瓦楞辊，运用国内首次采用的吊挂式自由垂直阴极技术进行表面离子强化处理，经处理后，瓦楞辊辊身中高齿顶母线变形量小于0.01毫米，解决了长轴类高温热处理的变形难题。（见表1、图4）。

3. 离子轰击（离子氮化）设备

我院拥有大功率炉体高达5.5米，直径为1米的LHQ－150D 型和LCH－120型两台吊挂式离子轰击强化炉，可对长轴类φ600毫米，长为3.5米工件进行表面强化处理；还有一台堆放式的LD2－50A 离子轰击炉，其炉体直径为1.4米，宜进行堆放式处理的工件，诸如挤压铝型模具、钛合金平板阀阀板和阀座等进行表面氮化处理，并借助我院拥有的先进的日产Ja－50电子探针和日产X 射线衍射仪、金相显微镜和各种硬度计等测试手段、对经本技术表面处理的工件进行检测分析，以便保质保量交给用户使用，

4. 近年来，用本技术我院承担的研究、开发课题

4.1钛及常用钛合金离子氮化新工艺1982年冶金部三等奖，广东省科技成果三等奖 4.2新型耐靡耐蚀材料离子氮化钛合金密封副研究 中国有色总公司三等奖 4.3BLTi－32－200型钛泵的研制 1984年辽宁省优秀科技成果三等奖

本工艺 F e 3N (100)

普通离子氮化工艺 F e 3N (100 )

17

20

4.4建筑铝型材4.5铝型材模具4.6高精度大型4.7钛－钌－铱

5.本技术对

200

400

600

800

1000

1200

气体软氮化（560，5小时）

离子符合处理（550， 5小时）

0 100 200 300

显 微 硬 度 (0.1公斤/毫米2)

图3 H13模具钢试样渗层硬度分布曲线

距表面的距离(微米)

表

上辊 下辊 左 中 右 左 中 右 强化前 0.023 0.039 0.037 0.04 0.03 0.03 强化后 0.030

0.040 0.040 0.035

0.02 0.02

B 型新辊 上辊 下辊 左 中 右 左 中 右 强化前 0.040 0.050 0.045 0.038 0.043 0.027 强化后 0.050 0.060 0.050 0.040 0.030 0.030

B 型返修辊 上辊 下辊 左 中 右 左 中 右 强化前 0.040 0.045 0.025 0.040 0.045 0.035 强化后 0.050 0.050 0.030 0.041 0.050 0.038

B 型返修辊

上辊 下辊 左 中 右 左 中 右 强化前 0.030 0.030 0.040 0.017 0.025 0.040 强化后 0.040 0.040 0.050 0.020 0.040 0.050

BC 型蒸汽气动辊

上辊 下辊 左 中 右 左 中 右 强化前 0.029 0.025 0.035 0.025 0.026 0.015 强化后 0.030 0.030

0.040

0.020

0.020

0.015

010

020

030

040

050

060

3

45678910距表面的距离 mm

显微硬度（H v 0.1）103 N /m m 2

530-550o C 6h

530-550o C 10h 图 4 35CrMo 钢试样渗层硬度梯度分布曲线