求助：氨气分解率和渗氮层厚度的关系

桔子

最近又遇到问题：
气体氮化：同等条件下，氨气分解率从30%---到--40%---到---50%，检测结果渗氮层先减少后增加，这是为什么呢？这个结论对吗？
好像和氮势理论不一致。
分解率越高，氮势越低？活性氮原子越少？
还是，分解率越高，氮势越高，活性氮原子越多？
或者是其他原因？
恳请各位前辈赐教，拜谢！

离哥

分解率越高活性氮原子越少

孤鸿踏雪

分解率越高活性氮原子越少
离哥 发表于 2010-7-20 11:48

    是这样吗？能否解释一下？

孤鸿踏雪

回复 1# 桔子


    影响渗氮层厚度的直接因素当然是渗速和工艺时间，在不实施催渗的前提条件下，渗速除了与工艺温度有关外，还与材料本身的化学成分及预处理状态有关。

桔子

回复 3# 孤鸿踏雪
首先谢谢前辈指导。   
刚刚看了一些资料，好像是说。分解率越高，氮势越低，活性氮原子就越少。
我所不能理解的是，为什么我的厚度是先降低后增加，很疑惑

Jasen

有关氮化的技术资料中总结的NH3分解率与流量的大小和温度的关系是：
1, 流量越大则分解度越低，流量越小则分解率越高，
2, 温度越高分解率越高，温度越低分解率越低，
3, 氨分解率与氮势关系: 氨分解率低，气氛氮势高；氨分解率高则气氛氮势低。

我来解释一下第3个关系。不知是否正确，欢迎大家指正；
氨分解反应式 NH3=N +3/2 H2
氨的分解率X的定义为： X = V1 / (V1+V2)，其中：V1=已经反应部分，V2=没有反应部分，
则 ： V1＝X (V1+V2),  结论：V1与分解率X成正比，
氮势的定义 Np=pNH3 / pH2^1.5， 其中pH2属于已经反应部分V1中的成份，由于V1已经反应部分中的气体成份为N和H2，相互的比例关系为 1：1.5。所以可能认为Np与V1是反比关系，也就是与氨的分解率计算X成反比关系。
因此：分解率越高，氮势越低，活性氮原子就越少

孤鸿踏雪

回复  孤鸿踏雪
首先谢谢前辈指导。   
刚刚看了一些资料，好像是说。分解率越高，氮势越低，活性氮原子 ...
桔子 发表于 2010-7-20 13:26

                                                                                                                                                                                                                                                      
     不错，氨分解率与氮势的关系正是如此：氨分解率越高，其氮势越低。在其他条件（装炉量、工艺温度等）不变的情况下，根据2NH3→2【N】+6【H】
                                      ↓→3H2
氨流量越小其分解率越高，但此时，由于供氨量十分有限，所以分解出的活性氮原子很快就被工件表面吸收而消耗掉，由于供氮能力过低而渗速当然缓慢；当分解率适宜时分解出的活性氮原子【N】一部分为工件表面所吸收，而来不及为工件表面所吸收的活性氮原子就结合成N2，而众所周知，分子态的氮N2是不能为工件表面所吸收的，在工业渗氮的条件下分子态的氮又不能重新分解为活性氮原子【N】，所以N2就随废气排放；但提高氨流量，氨分解率降低，由于氨流速较大，大量的氨来不及分解就随废气排放出去，不仅造成氨气的大量浪费，而且因为炉膛内部工件表面积聚大量未分解的氨，影响表面对活性氮原子的吸收，从而引起渗速不升反降。从这个角度讲，在气体渗氮过程中，不仅要考虑分解率（氮势）因素，还要考虑供氮能力问题。渗氮过程实际上是活性氮原子对工件表面的覆盖问题， 打个比方说， 就像农作物灌溉一样，毛毛雨式的喷灌，肯定使灌溉速度大为降低，但能收到“润物细无声”的效果，但大水漫灌不仅浪费资源，而且反而是灌溉效果大打折扣！

桔子

回复 6# Jasen


    解答很详细，这些我也看过，但还是谢谢啦

桔子

回复 7# 孤鸿踏雪


    不愧是专家，解释深入浅出啊，谢谢啦，向前辈们学习

小白菜

回复 7# 孤鸿踏雪


    活性氮原子在不被工件表面吸收的情况下转化为了氮气。。。真空炉里面通入的氮气的，会不会有抑制活性氮原子向氮气转化的趋势的作用？？

孤鸿踏雪

回复 10# 小白菜


    你说的真空炉是真空脉冲氮化炉吗？
    即使采用普通气体渗氮，也有使用50％NH3+45％N2+5％CO2作渗剂的，你认为此中的N2起什么作用？

小白菜

回复 11# 孤鸿踏雪


    意思就是通入的氮气和氨气也有催化的作用？ 催化活性氮原子的分解，还是与α-Fe的反应？我们现在用的炉子就是真空炉吧，不知道是不是你说的那个什么脉冲，开始的时候抽一次真空然后通氮气到470的时候打柠檬酸，然后到560-600的时候就开始氮化了

孤鸿踏雪

回复 12# 小白菜


    普通气体氮化炉中加入适量的氮气，是作为载气（稀释气）的。
    像你说的这种氮化设备、工艺我没见过，也没有听说过。能否提供这种设备的型号、生产厂商？你们使用柠檬酸作渗剂，这种工艺来自何处？

小白菜

回复 13# 孤鸿踏雪


    柠檬酸不是渗剂，预氧化的时候用的吧

滴血雄鹰

回复 4# 孤鸿踏雪


    板主，您好！向前辈请教下：不用催化剂的时候，氨气的分解温度是多少？及其他的条件。谢谢！

孤鸿踏雪

回复  孤鸿踏雪


    板主，您好！向前辈请教下：不用催化剂的时候，氨气的分解温度是多少？及其他的条 ...
滴血雄鹰 发表于 2010-8-31 09:15

    在触媒条件下，氨气于400℃左右即可分解，只是分解率很低，500℃时可达15~25，510℃时20~30％，525℃时25~35％，540℃时35~40％，600℃时45~60％。在工业渗氮的条件下氨分解率还与氨气流速、炉内压力及渗氮工件的表面状态有关。

滴血雄鹰

回复 16# 孤鸿踏雪


    不用催化剂，氨气的分解温度  是多少？谢谢

孤鸿踏雪

回复  孤鸿踏雪


    不用催化剂，氨气的分解温度  是多少？谢谢
滴血雄鹰 发表于 2010-8-31 11:21

    16#帖不是已经回答你了吗？

滴血雄鹰

回复 18# 孤鸿踏雪


    你说的那个触媒不就是一些催化剂吗，如果不用任何催化剂，氨气分解的温度和压力大概是多少呢？谢谢

孤鸿踏雪

回复 19# 滴血雄鹰


    催化剂是催化剂，触媒是触媒。钢铁件的表面才是触媒，这是初中化学的内容，氨气只有通过接触钢铁表面才能分解，所以氨分解率与工件表面积及表面状态有关。有资料介绍，当氨气与工件表面接触的瞬间（1~1.5s），氨即发生分解。