学习离子氮化工艺，感谢

喧阗一剑

我厂做渗碳，高频，调制，最近新加了离子氮化炉(附图)，虽说有厂家来培训，不过我以前没见过，只在热处理厂见过井式氮化炉，知道个那么回事，操作对于热处理工应该不是多难事，我想求助下工艺，要求氮化层0.35-0.45   HV550-650，工件不大，知道的老师直接给个工艺学习下，感谢！

mazhiming2001

lee1302 发表于 2022-9-27 20:54
根据我公司的经验，十几个小时就可以了，出炉温度最好再低些小于150℃，不然氧化影响美观

赞同这位仁兄给的离子氮化工艺，一年过去了，相信楼主对于离子氮化的工艺应该基本掌握了。
离子氮化的工艺参数主要包括：温度、时间、电压（450-800V）、气压（150-500Pa）、气体组分（氮气、氢气、氩气、甲烷等）、占空比（进口设备是通断时间）、电流。
如果只有产品材质和硬度与渗层要求的话，只能给出温度和时间，其他的参数用常规参数就可以。想要找到最适合的工艺，就需要详细的了解产品的工作环境、产品外形、白亮层要求等信息。
加几张我接触过的国产离子氮化炉图片

喧阗一剑

材质42CrMo  预备热处理是调制280-320

dzkyx1314

这个厂家安装设备的时候都会包调试的，层深好控制呢，温度、时间。但是你这个硬度用什么方法检测，如果检测表面的话，硬度会比这个高。

喧阗一剑

dzkyx1314 发表于 2022-6-11 10:02
这个厂家安装设备的时候都会包调试的，层深好控制呢，温度、时间。但是你这个硬度用什么方法检测，如果检测 ...

这样就好 3Q毕竟没搞过，网上搜工艺和好多东西都有关系

336小红帽

温度500-520℃，电压给到700-800V，根据你的装炉量调整电流大小(调整占空比)，如果白亮层想做薄一点，氮气氢气比例按照1:4设定，炉压300左右就够了，如果零件有小孔窄缝需要提高炉压，保守大概50h，出炉温度要低于200℃，不然可能氧化

ckt888

新设备厂家都要帮助小批量生产合格才能验收的。50h也太长了吧。

喧阗一剑

336小红帽 发表于 2022-6-21 22:50
温度500-520℃，电压给到700-800V，根据你的装炉量调整电流大小(调整占空比)，如果白亮层想做薄一点，氮气 ...

看了你的回复，知道你是这方面的专家，有几个问题想请教下，感谢回答！
1工件上的孔一般小于多少毫米要堵，是不是加大电压孔的地方打弧就会相对小点
2辅助阴极辅助阳极怎么加，我理解是从外壳引出一个铁棒就是辅助阳极，阴极也是一个道理，从工作盘接一个铁棒伸出来就是辅助阴极
3为什么通点的工作盘叫做阴极？是相对的叫法吗？这个阴极是不是火线？
感谢师傅指点迷津！刚接触离子氮化，可能问的问题比较低级，见笑！

lee1302

根据我公司的经验，十几个小时就可以了，出炉温度最好再低些小于150℃，不然氧化影响美观

喧阗一剑

lee1302 发表于 2022-9-27 20:54
根据我公司的经验，十几个小时就可以了，出炉温度最好再低些小于150℃，不然氧化影响美观

嗯，好的，以后有问题我要多向老师学习

伯瓦尔

喧阗一剑 发表于 2022-7-9 20:34
看了你的回复，知道你是这方面的专家，有几个问题想请教下，感谢回答！
1工件上的孔一般小于多少毫米要 ...

小于0.5mm要堵，阴极和阳极理解差不多，电压越大打弧会越厉害，深度/直径是离子氮化中深孔氮化衡量使用电压的分界点，大于8要特殊注意电压使用，在以上是指其他条件都不变化的情况下，有问题可以联系我13654270505

zyglf117526

不知道您家炉子多大的，图片中的两种工艺是两种规格的离子氮化炉的工艺介质流量，温度的话自己设定。 希望能帮到你

等离子O

       离子渗氮最重要的特点之一是可以通过控制渗氮气氛的组成、气压、电参数、温度等因素来控制表面化合物层（俗称白亮层）的结构和扩散层组织，从而满足零件的服役条件和对性能的要求。

      离子渗氮化合物层常遇到的氮化物相有两种：γ，-Fe4N相和ε-Fe2-3N相，离子氮碳共渗(俗称软氮化)还可能出现Fe3C相。γ，单相具有最小的脆性，但耐磨性较差，ε单相脆性也较小，并有较好的耐磨性和抗磨合性能。合金结构钢离子渗氮时一般均得到双相（γ，+ε或ε+γ，）组织，脆性较单相大些，耐磨性较好；离子氮碳共渗得到ε+Fe3C(少量)组织，脆性并不增加，而有最好的耐磨性。

一、影响化合物层中ε和γ，相含量的因素

      影响离子渗氮化合物层结构的因素很多，有渗氮气氛的影响，钢材成分和组织方面的影响，还有渗氮温度、时间、气压等工艺方面的影响因素。

（一）渗氮气氛的影响

      离子渗氮气氛中氮和碳的含量是影响化合物层相结构的重要因素。

1）气氛含氮量对化合物层相结构的影响

随着气氛含氮量增加，化合物层中ε相含量增多，白亮层也随之增厚。如40Cr钢用氨气渗氮时，ε相含量相当多，改用分解氨后则大大减少。

2）气氛中添加含碳气体将抑制γ，形成，而得到以ε相为主或ε单相结构的化合物层。

如气氛中加入丙烷（C3H8）后，化合物层中ε含量迅速增多，基本由ε单相组成。含碳量再增多则化合物层中开始出现Fe3C ，含碳量继续增多，则Fe3C增多，ε减少直到完全消失。

      离子渗氮需要严格控制气氛中含碳量，使之能得到ε单相或ε+少量Fe3C的双相组织。这样的组织其硬度和耐磨性均比单纯离子氮化有较大提高。如45钢在含80%N2的氮氢气氛中570℃渗氮3小时，表面硬度只有575-603HV0.5，加入丙烷气后，当含碳量达到临界值（不出现Fe3C的最大含碳量）时，ε相化合物层的硬度达730-781 HV0.5。

（二）钢材成分和组织的影响

       随着钢中含碳量及合金元素增加，氮化层中ε相也随之增多。
基体组织硬度较高者，渗氮层表面硬度也较高，而且化合物层较厚，其中ε相也较多。
一般来说，调质组织渗氮化合物层中的ε相含量比正火组织少。

（三）渗氮保温时间的影响

      40Cr钢化合物层厚度在渗氮初期增长较快，保温2-4小时后变化不大。而38CrMoAl钢化合物层厚度则随时间延长而增厚，保温24小时后，这种趋势仍然保持着。
一般合金结构钢在用分解氨渗氮时，随保温时间延长，ε相减少，γ，相增多，长时间保温后，化合物层基本由γ，相组成。

（四）渗氮温度的影响

     40Cr钢渗氮时，从500℃升到达560℃，化合物层中ε和γ，均增加，当升到580-600℃时，ε相突然减少，γ，相数量猛增，当温度升到620℃，γ，相数量急剧减少，升到650℃以上则化合物层分解。


（五）气压的影响

      离子渗氮化合物层的厚度在某一最佳气压下出现最大值，氮化物ε相的含量和气压也有类似的关系。如40Cr钢在530℃渗氮，气压为400Pa时，化合物层中ε相含量最多，而在570℃渗氮，这一气压值为530Pa。

二、获得各种化合物层组织的工艺方法

（一）γ，单相化合物层的获得

      γ，相在室温时它的含氮量为5.7-6.1%，相区狭窄，所以γ，单相化合物层比较薄，通常认为可达8um。碳在γ，相中的溶解度不大，室温时最大溶碳能力为0.2%。由此可见，获得γ，相的条件是渗氮表面贫碳和氮含量偏低。所以降低气氛氮势，强化脱碳过程将有利于γ，的获得。

用以下方法之一，可以获得γ，单相化合物层：

（1）降低气氛的含碳量

      用含氮25%的氮氢混合气或者热分解氨不容易得到γ，单相化合物层，不论是38CrMoAl还是40Cr钢，甚至碳钢都程度不同地含有ε相，若进一步降低气氛含氮量到10%时，上述几种钢材都能得到γ，单相化合物层。

（2）降低炉气压力

       低气压、高电压，强化溅射和脱碳作用，有利于化合物层中γ，的形成。40Cr钢和38CrMoAl钢在含氮25%的氮氢气氛中530℃渗氮，当气压为160Pa时能得到薄薄的γ，单相化合物层，可以在保温前1-3小时内用低气压，而在以后的保温过程中用一般气压渗氮。这样γ，单相层可由1-2um增加到4-5um。提高渗氮温度还能使它进一步增厚。

（3）预脱碳法

       用热分解氨离子渗氮时，只有工业纯铁容易得到γ，单相化合物层。因此可以设想，如果使材料表面先形成一层脱碳层，随后再渗氮，就可以得到γ，单相化合物层。如40Cr和38CrMoAl试样先用氢气起辉升温，达到530℃后保温1小时，然后改用25%N2-H2或热分解氨继续渗氮，都得到了γ，单相化合物层。

（4）延长离子渗氮时间

         碳钢、40Cr等材料用分解氨离子渗氮时，随着渗氮时间延长，化合物层中ε相逐渐减少。

（二）ε单相和ε加少量Fe3C化合物层的获得

       离子氮碳共渗气氛中碳量达到临界值时，就能得到ε单相化合物层。如果超过临界含碳量，则得到ε+Fe3C化合物层。图2给出了45钢在570-590℃离子氮碳共渗3小时，气氛的组成与化合物层组织之间的关系。可见，ε相单相区非常狭窄，在图中仅仅是一条线，即是临界含碳量曲线。这就意味着获得ε单相的工艺性较差，气氛配比必须控制得很严格才能做到。否则经常得到的是ε+Fe3C双相化合物层。而形成ε+Fe3C化合物层的气相配比范围却比较宽，生产上容易控制。Fe3C的存在能提高渗氮层的耐磨性，而且少量Fe3C和ε双相化合物层的脆性并不比ε单相差。因此，离子氮碳共渗获得ε+少量Fe3C化合物层是有利而无害的。图2中阴影所示部分为离子氮碳共渗推荐气氛的配比范围。在阴影内，于570-590℃渗氮3小时，正火45钢表面可以得到15-30um的ε或ε+Fe3C构成的化合物层。气氛含氮量低，含碳量高，化合物层较薄，反之则厚。如果不需要过厚的化合物层，可以把共渗时间缩短至1-2小时。当然，临界含碳量也要作相应调整。

离子氮碳共渗的温度以570-590℃，时间以2-4小时为宜，气压一般用270-530Pa。

氮气加丙烷共渗也同样能得到ε相或ε+Fe3C化合物层。渗层表面呈银灰色，虽然不用氢气，但丙烷中含有的氢足以防止表面氧化。这种工艺不需要氢气，便于在生产中应用。

（三）用酒精和丙酮进行离子软氮化

       目前国内在生产上常用酒精和丙酮进行离子软氮化，也能得到增加化合物层中ε相含量的效果。一般得到ε-Fe2-3（CN）+γ，-Fe4N双相化合物层，但是ε相的含量较普通离子渗氮多，因而表面硬度和耐磨性都有进一步提高。

操作时先通氨气升温，到温后在按一定比例送入含碳气氛。酒精和丙酮蒸气是采用负压抽入的办法通入炉内。在氨/乙醇和氨/丙酮的流量比为9/1-7/3范围内，表面硬度以8/2为最高；化合物层的厚度在流量比9/1-8/2范围内变化不大，再增加含碳气氛，化合物层显著减薄；不同流量比对扩散层深度的影响不大。比较氨/乙醇和氨/丙酮这两类气氛，后者能获得更高的表面硬度，较厚的化合物层和较深的扩散层。其混合比以氨/丙酮=9/1-8/2为好。

三、无化合物层渗氮表面的获得

      渗氮时抑制化合物层，形成的纯扩散层组织具有很高的强韧性，称之为高韧性渗氮层。

产生纯扩散层有两种办法：

（一）两段处理法：

      第一段正常离子渗氮，得到γ，或γ，+ε化合物层的扩散层，第二段采用氢、氩等气体辉光放电，靠离子轰击，使已形成的化合物层分解。

（二）控制含氮量：

       在整个过程中保持等离子区的低氮势，以避免在表面产生γ，氮化物的晶核。但此时氮势应恰好仅低于临界值，以使扩散层能被氮所饱和，并且在硬度和深度上不致比通常的扩散层加化合物层降低太多。 (end)  

以上仅供参考