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氧化渗氮工艺规范和渗氮效果3

　　离子渗氮对设备、介质、电参数、炉内压力等都有较严格的要求。
　　（1）离渗氮设备。离子渗氮设备应满足以下基本要求。
　　①设备应设置电压、电流、温度、真空度、气体流量等指示仪表，有测温装置。
　　②供给设备的整流输出电压应连续可调，在200V以上不产生突跳现象。
　　③设备有可靠的灭弧装置。
　　④极限真空度不低于7Pa，抽真空时间不大于30min。
　　⑤在合理的供气流量下，应保证设备的工作真空度在70～1070Pa。
　　⑥升压率不大于1.3×10-1Pa/min。
　　（2）离子渗氮温度和保温时间。离子渗氮温度和保温时间根据工件材质及对渗层深度的要求来考虑。
　　（3）渗氮气压。离子渗氮常用气压范围为100～1000Pa，选用压力时应顾及温度均匀性和防止辉光不均匀。
　　（4）电压与电流。在渗氮保温阶段，极间电压可在400～800V、电流可25～50A范围内调整。调整的依据应考虑工件大小、装炉量、工件易变形程度及要求的升温速度等因素。
　　（5）渗氮介质。渗氮介质可采用氨气或氮氢混合气，要求其纯度高（纯度不低于99.9%）、含水量小、成分稳定，进入渗氮炉前应干燥处理。
　　气体供应量与设备功率、炉内空间、工件量等有关，100kW离子渗氮炉一般为0.3～0.5m3/h。
　　　　不锈钢离子渗氮的主要工艺规范及效果见表7-4。
　　不锈钢离子渗氮常见缺陷及解决办法见表7-5。
　　表7-4       不锈钢渗氮工艺参数及效果

钢种

氮化温度

渗层深度≥（mm）

表面硬度≥（HV）

温度（℃）

保温时间（h）

ZG1Cr13Ni

550～600

8～10

0.1～0.15

800

ZG1Cr13NiMO

550～600

8～10

0.1～0.15

800

1Cr13

520～600

8～10

0.1～0.15

800

2Cr13

520～600

8～10

0.1～0.15

850

3Cr13

8～10

0.1～0.15

850

1Cr18NI9Ti

550～600

8～10

0.1～0.15

900

表7-5     离子渗氮件常见缺陷及预防措施

缺陷特征

产生原因

预防措施

零件局部烧损

清洗不干净,小孔缝未屏蔽操作不当,局部大电弧造成

零件洗净,屏蔽小孔狭缝,认真操作

表面发亮

由于温度过低，时间短造成渗氮不足

准确控制炉温及实际保温时间

表面发蓝

炉子漏气，气氛含水量太高造成氧化或出炉温度高于300℃

检查漏气原因，检查干燥罐保证炉内密封好，通气干燥  控制出炉温度≤200℃

表面发黑

炉内含氧量过高，零件油污等易挥发物使工件温度升高

保证炉内密封好，通气干燥并注意清洗零件

硬度低

温度过高或过低，时间短，渗层太薄，真空度低，漏气造成氧化，氮势不足，材料错，基体硬度太低

严格控制工艺，检查漏气原因，供气适当，改正材料，提高基体硬度

硬度和渗层不均匀

装炉不当，温度不均，氧化流量过大，狭缝小孔未屏蔽，造成局部过热

正确装炉，正确设置辅助阴、阳极，调节压力，改善温度均匀性，屏蔽狭缝小孔

局部软点软区

屏蔽物或零件上带有非铁物质，如锡、铜、水玻璃，塑料等溅射在渗氮面上，零件清洗不净

不允许零件和屏蔽物上有非铁物质，渗氮面不允许有氧化皮，油污等

渗层浅

温度低，时间短，真空度低造成氧化，氮势不足

执行工艺，准确测温，计时正确，检查漏气原因，适当供气

变形超差

渗氮前未很好消除应力，温度不均，升温速度太快，零件结构不合理，防渗不对称

渗前彻底消除应力，调整温度均匀性，控制升温速度，改进设计。对称屏蔽

显微组织出现网状氮化物

温度过高，氮势过高，表面脱碳层未加工，调质后的铁素体＞5%

控制温度和氮势，零件不能有尖角，增加加工余量，调质后控制铁素体＜5%

高合金钢渗层脆性大，局部脱剥落

氮势过高，出现氮化物层或网状氮化物，渗层太厚，原始晶粒粗大

提高温度，降低氮势，细化原始晶粒

不锈钢渗不上或渗层浅，不均匀

炉内氧量过高，造成氧化，氮势过低，温度过低，表面钝化膜去除不干净

检查漏气，提高氮势或延长时间，提高温度，增设铁制辅助阳极，表面钝化膜去除干净

脉状组织

零件尖角处温度过高，氮势过高

正确控制工艺参数和氮势，尽量减少尖角

（6）离子渗氮件尺寸增量和变形。离子渗氮较气体渗氮的主要优点之一是变形小，但不是无变形，而一般情况下，经离子渗氮后的渗氮表面不再加工（含磨削加工），所以，对尺寸精度要求严或极易变形的工件（如薄壁环），应掌握离子渗氮时可能产生的尺寸增量和变形规律，必要时，在渗氮前的精加工留量上予以合理考虑。表7-6提供的离子渗氮尺寸增量和可能产生的径向变形结果供参考。

表7-6     离子渗氮尺寸增量及径向变形允差（供参考）

  分类   变形量不大于μm

                              零件直径mm

≤50

＞50～80

＞80～120

＞120～180

＞180～260

＞260～360

＞360～500

＞500

尺寸增量

环套类件

5

15

30

40

45

55

65

80

实心件

2

5

9

12

15

18

22

30

径向允差

可压装归圆环套件

10

30

45

60

80

100

125

150

不可压装归圆环套件

10

15

20

30

40

50

60

80

壁厚大于20mm件

3

8

13

18

23

28

34

45

注：变形包括椭圆度和平行度。

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