低温渗氮技术的类型

低温渗氮技术的类型

渗氮是在钢或铸铁表面深入氮元素的一种化学热处理方法，工件经过渗氮处理后其表面硬度、疲劳强度、抗蚀性能及耐磨性能显著提高。传统渗氮温度一般高于500℃，渗氮时间需30h以上，造成了极大的能源浪费，因而研究并开发低温渗氮技术具有重要意义。

目前低温渗氮可以分为以下三种：

1、低温气体渗氮

气体渗氮是利用氨气作为渗氮介质，渗氮过程主要包括三个部分：氨气受热分解产能活性原子、表面吸附和氮原子向内部扩散。气体渗氮在工业上应用广泛，但是传统渗氮温度一般在500℃以上，且工艺周期长。而材料表面经活性处理后能够降低气体渗氮温度，提高渗氮速度；另外钢件表面经过预先的塑性变形，可以细化表面晶粒尺寸、提高位错和非平衡缺陷的浓度，对于实现低温快速渗氮具有重要的作用。

2、低温离子渗氮

离子渗氮是利用气体辉光放电原理，渗氮气氛电离产生的活性N原子或N+被工件表面吸附后向内部扩散形成渗氮层。和气体渗氮相比，离子渗氮具有渗氮温度低、渗速快、工件变形小、能耗低等优点。为克服传统电流离子渗氮过程中容易出现的工件温度不均匀、边缘效应和打弧等问题，近些年来又出现了活性屏离子渗氮（ASPN）、离子注入离子渗氮(PⅢ)等先进的低温渗氮技术。

3、低温盐浴渗氮

盐浴渗氮在机理上和气体渗氮是一样的，主要区别在于所用的渗氮介质不同，盐浴渗氮采用富含氮元素的熔融无机盐作为渗氮介质。相比其他渗氮方法，经盐浴渗氮处理工件变形小，同等条件下盐浴渗氮周期短，工艺重复性好，生产成本低。因为盐浴渗氮与气体渗氮差别不大，为此气体渗氮中降低渗氮温度的各种方法适合应用于低温盐浴渗氮，如改性、表面处理等。

目前低温渗氮技术已得到了工业应用，但仍存在着一些问题，如低温条件下的渗氮速度，另外一些预先处理，如活性、表面处理的附加的渗氮成本，这些将是今后的研究方向。