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真空氮化处理原理


​     真空氮化处理原理
​     真空热处理 去应力回火 真空退火
​     气体氮化一般使用无水氨气(或氨+氢,或氨+氮)作为供氮介质。整个氮化过程可分三个阶段。
​     (1)氨的分解
​     氨是一种很不稳定的气体,在一定条件下易于分解。它的分解率随温度的升高而增加,在400~600℃温度范围内,它的自然分解率可趋向​     全部分解,其分解反应如下:
​     2NH3=====2[N]+6[H]
​     氨气中分解出的活性氮原子是新生态的氮原子,具有很大的化学活性,部分被工件表面吸收,然后从表面向内部扩散,剩余的[N]很快结​  ​     合成分子态的N2与H2等一起从废气中排出,所以氨分解式实际上是:
​     2NH3======2[N]+6H=====3H2+N2
​     为了使氮化作用继续不断地进行下去,需要连续地输入氨气,不断地产生活性氮原子
​     (2)钢件表面吸收氮原子
​     活性氮原子被钢件表面中吸收后,深入铁素体中形成含氮量较高的铁素体,过饱和后又形成氮化物。
​     (3)扩散
​     钢件表面吸收氮原子以后,在表面和里层存在着氮浓度梯度,促使氮原子从表面向里扩散,形成一定厚度的氮化层。
​     在氮化温度下,吸附层中的活性氮原子向金属晶格内部移动,留下的空隙又迅速地被吸附层的氮原子所填满,因而始终保持金属表面上有活性氮原子连续渗入。因此,扩散过程如下。
​     ①向炉内不断输入含氮的气体;
​     ​氨分子向金属表面迁移;
​     氨分子被金属表面吸附;
​     氨分在相界面上不断分解,形成氮原子和氢原子;
​     吸收剩余的活性原子复合成分子,不断从炉内排出;
​     表面吸附的氮原子溶解于γ-Fe、α-Fe中。
​     ②氮原子由金属表面向内中扩散,并产生一定的浓度梯度。
​     ③当氮超过在α-Fe中的溶解度后,表层开始形成氮化物。
​     ④氮化物沿金属表面的垂直方向和平行方向长大。
​     ⑤表面依次形成γ相和ε相。
​     ⑥氮化层不断增厚。
​     ⑦氮从氮化物层向金属内部扩散。
​     影响以上基本过得的因素很多,如温度、时间、压力、介质成分(或氮势)以及零件钢材成分和组织等。气体氮化工艺就是要合理地控制这些影响因素,获得满意的氮化层。

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