气体渗氮-渗氮反应及气氛控制

2018-11-21 19:15 作者:管理员8 来源:未知 浏览: 字号:
2气体渗氮
 
2.1渗氮反应及气氛控制
 
    气体渗氮使用氨气或氨和氮的混合气体作为氮源。设备主要由渗氮炉、供气系统、氨分解测定系统或氨气分析仪和测温系统组成。渗氮炉用可密封性良好的井式电炉、钟罩炉和箱式炉体。工件装在由镍基合金或不锈钢制的渗氮罐内,处理温度在490一530℃。当渗氮气体送人渗氮炉内后,由于加热及钢表面的催化作用.氨按下列反应式分解:

气体渗氮-渗氮反应及气氛控制1
    目前有二种气氛控制方法:一种是传统的控制氨分解率的方法;另一种是控制气氛氮势的方法。目前国内一般使用第一种方法。
 
    传统的气体渗氮采用无水纯氨作为渗氮介质,以改变氨流量来控制氨的分解率,从而达到控制气氛的渗氮能力的目的。气体渗氮炉内的气氛由Nz , H2和NH3三种气体组成,其中H2和N2所占体积百分比称为氨的分解率。由式(9.5-2)可知,氨分解率越低(通氨越多),则气氛的氮势越高。氮分子很难被工件吸收,不能起渗氮作用。只有氨与钢表面接触时才能有效提供活性氮原子产生渗氮效果。当氨分解率低时,炉内气氛中有足够的氨以提供渗氮所需的活性氮原子,因而渗氮能力强。反之,当氨分解率高时,大量的氨分解形成惰性氮分子和氢分子,从而使炉内气氛渗氮能力下降。氨分解率随温度增加而增加,随氨气进炉量增加而降低。氨分解率的控制可以通过调节炉内温度或改变氨气进炉流量来实现。
 
    上述传统渗剂和控制方法虽然可以在一定范围内改变气氛渗氮熊力或氮势,但整个水平总的来说太高,在工件表面易形成脆性的白亮层。氮势对于性能要求比较高的工件(如曲轴等)在处理后要求用磨削,研磨或化学方法除去白亮层.费工费时且对环境不利。

    目前总的发展趋势是用氨一氢混合气体进行可控渗氮(controlled nitriding)。由式(9.5-2)可知气氛的氮势由介质中氨气和氢气的比例来决定,因此可以用氢气稀释氨气的办法来调节气氛的氮势或渗氮的能力。贝尔(Bell)等人找到了钢表面开始形成白亮层时炉气中的氨气含量的门槛值(图9.5-8)。因此如果用大流量NH3 /H2比值恒定的气体通人炉内并维持气氛氮势在门槛值之下,则可形成无白亮层的氮化表面层一光亮氮化(bright nitriding)。较详尽的可控渗氮工艺
图9.5-8 709M40钢(0.4%C-1.1 %Cr-0.4%Mo)渗氮时生成               白亮层的氮势的门槛值曲线
将在本章6.1节中介绍。
 
 
 
 
 
(责任编辑:laugh521521)
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