離子滲氮工藝

嚴格說來，離子滲氮的工藝規(guī)范包括選材和確定工藝參數(shù)兩個部分，只有根據(jù)滲氮零件的使用性能和要求選擇恰當?shù)牟馁|(zhì)和合理的工藝參數(shù)，才能達到離子滲氮的預(yù)期效果。

一種零件能否采用離子滲氮來進行表面強化，應(yīng)根據(jù)該零件在實際使用條件下的服役狀況而定。從理論上講，幾乎所有鋼鐵材料均可以實施離子氮化處理，但氮化后的實際使用效果確有著很大的差異。這一方面與材料的選擇有關(guān)，另一方面還與該材料的前期機械加工和預(yù)先熱處理有關(guān)。

離子滲氮的工藝過程主要包括滲氮前的預(yù)先熱處理、工件清洗、裝爐、打弧升溫、保溫、冷卻降溫及出爐等幾個過程。以下逐一敘述。第五章 離子滲氮的工藝過程

一、滲氮前的預(yù)先熱處理

為了..滲氮零件心部具有必要的力學(xué)性能（也稱機械性能），消除加工過程中的內(nèi)應(yīng)力，減少滲氮變形，為獲得良好的滲氮層組織性能提供必要的原始組織，并為機械加工提供條件，零件滲氮前必須進行不同的預(yù)先熱處理。

1.氮化工藝參數(shù)對預(yù)先熱處理工藝的要求

預(yù)先熱處理中.后一道工序的加熱溫度至少要比滲氮溫度高10℃（一般高20~40℃）。否則，零件在氮化過程中其心部組織及力學(xué)性能將發(fā)生變化，零件的變形量將無法控制。

2.常用的預(yù)先熱處理工藝

常用的預(yù)先熱處理工藝有調(diào)質(zhì)、淬火+回火、正火及退火。

調(diào)質(zhì)是結(jié)構(gòu)鋼常用的預(yù)先熱處理工藝，調(diào)質(zhì)的回火溫度至少要比滲氮溫度高10℃（一般高20~40℃）?；鼗饻囟仍礁?，工件硬度越低，基體組織中的碳化物彌散度愈小，滲氮時氮原子易滲入，滲氮層厚度也愈厚，但滲層硬度也愈低。因此，回火溫度應(yīng)根據(jù)對基體性能和滲層性能的要求綜合確定。調(diào)質(zhì)后理想的組織是細

小均勻分布的索氏體組織，不允許存在粗大的索氏體組織，也不允許有較多的游離鐵素體存在。

調(diào)質(zhì)引起的脫碳對滲層脆性和硬度影響很大，所以調(diào)質(zhì)前的工件應(yīng)留有足夠的加工余量，以..機械加工時能將脫碳層全部切除。對滲氮后要求變形很小的工件，在精加工前（如精磨）還應(yīng)進行一次或多次穩(wěn)定化處理，處理溫度應(yīng)低于調(diào)質(zhì)溫度而高于滲氮溫度。

調(diào)質(zhì)后，若工件的硬度或金相組織不合格，允許返工。

工、模具鋼滲氮前的預(yù)先熱處理一般采用淬火+回火處理。

不銹鋼滲氮前的預(yù)先熱處理一般采用淬火+回火，目的是為了消除加工應(yīng)力和改善組織。對硬度要求不高的工件可采用退火處理。奧氏體不銹鋼通常采用固溶處理。

正火預(yù)先熱處理只適用于對心部強度和韌性要求不高的滲氮件，正火時冷卻速度不宜過慢。尺寸較大的零件不宜采用正火處理，因正火時過慢的冷卻速度會產(chǎn)生粗大組織，滲氮后表面硬度低且不均勻。正火后不合格的工件允許返工。

球鐵的預(yù)先熱處理多采用正火處理。

退火處理在鈦合金中運用較多，結(jié)構(gòu)鋼中極少采用退火處理。38CrMoAl鋼不允許采用退火處理，否則滲層組織結(jié)構(gòu)中易出現(xiàn)針壯氮化物。

對于經(jīng)過變形（如沖壓、鍛造、機加工等）的零件，應(yīng)進行去應(yīng)力退火處理，以減小滲氮變形。

還需要說明的是，細小的原始組織比粗大的原始組織滲氮后有更高的表面硬度及良好的硬度梯度，因此，正火時冷卻速度不易過慢，調(diào)質(zhì)時回火溫度不應(yīng)過高，保溫時間不應(yīng)太長。截面尺寸大的零件不易用正火態(tài)，而應(yīng)調(diào)質(zhì)處理。

總之，采用何種預(yù)先熱處理工藝，應(yīng)依據(jù)工件的使用性能綜合確定。