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辉光离子氮化

辉光离子氮化工艺始于20世纪60年代末期,当时的西德和瑞士首先将此工艺用在枪炮内膛的氮化上,可提高寿命达三倍,后来美国及日本相继将辉光离子加热原理用于氮化、烧结、钎焊等方面。我国于20世纪60年代末开始研究,用此技术来改善零件表面性能。
离子氮化与一般气体氮化相比,具有如下特点:

①离子氮化时间能缩短到气体氮化的1/4一1/2。以38CrMoAIA钢为例,一般要达到0.53mm--0.7mm,氮化层硬度HRN15≥92时,气体氮化持续时间需70h左右;而离子氮化只需15h-20h。又如4Cr14Ni14W2Mo钢,要达到0.09mm-0.12mm, HRN15≥80时,气体氮化时间需47h,而离子氮化只需15h-20h。
②零件的氮化表面形成单相结合层,而其脆性均为一级,所以零件在使用及磨削加工时,不会脆裂。因此,无需对已氮化表面为除脆性层而进行磨削加工,缩短加工周期。
③离子氮化时,只对要求氮化的表面进行离子轰击,故只有氮化表面加温到氮化温度,非氮化表面温度较低,加之在氮化过程中,加温、保温、冷却所用的时间短,因而有利于减少零件的变形。对于一些几何形状复杂、尺寸精度要求高的氮化零件,采用离子氮化更为优越。基于同一原因,使离子氮化设备功率小,且氮化时间短,故总的电能消耗只有一般气体氮化的1/5-1/20
④气体氮化时,加热炉内氮气压力一定要大于105Pa;而离子氮化时,真空室内氮气压力只要求260Pa-1300Pa,所耗氛气仅为气体氮化的1/5-1/20。
⑤离子氮化的加热及冷却时间约为一般气体氮化的1/10。
⑥有些局部氮化零件,如曲轴后半部、连轴套、支撑圈、排气门等,可以省去镀锡、镀镍工序。
⑦可省去氮化前零件表面的繁杂清理工序。由于氮离子轰击零件表面,它能还原高合金钢表面的氧化膜,不需要在氮化前对氮化表面进行喷砂、化学腐蚀,或在炉内撒放氯化铵。
⑧改善了劳动条件,基本上没有氨气臭味。

离子氮化虽然有上述优点,但也有其不足之处,如:
①离子氮化所使用的设备,较一般气体氮化的设备复杂些,操作不当时易损坏。
②离子氮化时,每一种氮化零件均要配置专用夹具,装炉量少。
③对操作人员要求具备真空、高电压、辉光原理等方面的专业知识。
根据离子氮化特点,可应用于各类齿轮、枪炮管、活塞销、气门、曲轴、衬套、气缸等氮化上。

 
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