材料表面工程第四章-資料下載頁
2025-09-11 18:16本頁面
【正文】 程的計(jì)算機(jī)控制。 46 離子滲氮 可顯著提高鋼鐵零件表面抗磨、耐疲勞和耐腐蝕性的表面處理新工藝。 把被處理的工件放在真空室，抽真空至 ～ Pa，充以稀薄的含氮?dú)怏w如熱分解氨 或氮?dú)浠旌蠚怏w，在陰陽極間加上直流高壓 后，氣體被電離而發(fā)生輝光放電，放電過程 中氮和氫離子在高壓電場(chǎng)的作用下，沖向陰 極表面，產(chǎn)生大量的熱把工件加熱到所需的 溫度，同時(shí)氮的離子或原子為工件表面所吸 附，并迅速擴(kuò)散，形成了一定厚度的氮化層。 461 離子氮化機(jī)理 陰極濺射模型 ： 在輝光放電中，具有高能量的氮、氫離子轟擊作為陰極的 工件，一部分離子直接為表面所吸附，滲人工件，另一部 分通過陰極濺射轟擊出電子及鐵、氧等原子。濺射出的鐵 原子與附近的活性氮原子結(jié)合，形成 FeN，被工件吸收。 FeN受到高溫作用和離子的轟擊按照 FeN ? Fe2N ? Fe3N ? Fe4N的順序分解為低價(jià)氮化鐵，同時(shí)析出原子 氮，析出的原子氮向工件內(nèi)部滲入。 462 離子氮化的應(yīng)用 離子氮化的應(yīng)用范圍很廣，碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、高速鋼和鑄鐵都可以用離子氮化來強(qiáng)化表面。 例如，機(jī)床工業(yè)中用離子氮化大批量的齒輪、絲桿、離合器、頂針套、軸等。切削工具通過離子氮化，可提高壽命～ 2倍，用于連桿、曲軸、輪轂的熱鍛模，壽命提高 140％～ 265％。 47 離子滲碳 滲碳是一門古老的表面熱處理技術(shù)，直到目前仍是提高鋼鐵表面硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度的主要的表面處理方法之一，約占表面強(qiáng)化零件的 70％以上。 近幾十年來，滲碳工藝不斷進(jìn)步，由最早的固體滲碳發(fā)展為氣體滲碳、真空滲碳。 二十世紀(jì) 70年代以后，開始研究、開發(fā)離子滲碳工藝，并在 80年代中期開始在工業(yè)上應(yīng)用。 471 離子滲碳原理 在真空狀態(tài)下，以工件為陰極，施以直流電壓，產(chǎn)生輝光放電，碳離子轟擊工件表面，把工件表面加熱并被表面吸收，然后向內(nèi)部擴(kuò)散。 472 等離子滲碳的特點(diǎn) 1．不使晶界氧化：等離子滲碳工件在真空中加熱，而且工作氣中不含 O2和 H2O，所以不會(huì)發(fā)生晶界氧化。 2．表面滲碳量容易控制：表面滲碳層深度、碳濃度和晶粒大小對(duì)工件和機(jī)械性能有重大影響，因此必須嚴(yán)格控制。采用丙烷等離子滲碳可通過氣體流量和等離子體中 C3H8分壓的高精度控制來控制表面滲碳量。 3．多次循環(huán)處理形成復(fù)合硬化層：可以迅速更換滲碳室的反應(yīng)氣，為達(dá)到 “ 先滲碳后氮化 ” 或 “ 先氮化后滲碳 ” 的表面硬化目標(biāo)，可以對(duì)連續(xù)的多循環(huán)處理進(jìn)行程序控制。 例如：對(duì)于 SVS316零件，經(jīng) 950℃ ， 60 min滲碳后，再進(jìn)行 650℃ ， 30 min高溫氮化處理，表面硬度可達(dá) HV550～ 600，硬化深度為 mm，硬化層的組織中既有大量碳化物又有大量氮化物。如果單純用滲碳的方法僅能達(dá) HV400～ 450的硬度。 473 等離子滲碳的應(yīng)用 1．代替氣體滲碳 等離子滲碳可在比較短的時(shí)間內(nèi)得到高得多的碳濃度，此 外不會(huì)出現(xiàn)晶界氧化層和異常滲碳層。 2．等離子高濃度滲碳 通常的滲碳表面的 C濃度規(guī)定為 ％左右。 如果有意地使碳化物在表面層析出，使表面改質(zhì)，稱為高濃度滲碳。 對(duì)于含 Cr， Mo， V， Ti合金元素的鋼，當(dāng)有微細(xì)碳化物析出時(shí)，耐磨性會(huì)大大提高。 用氣體滲碳進(jìn)行高濃度滲碳時(shí)，碳黑會(huì)大量沉積于工件表面和爐壁上，而且含 Cr高的鋼，氣體滲碳時(shí)，晶界會(huì)劇烈氧化；而等離子滲碳克服了這些缺點(diǎn)。 3．難滲材料的等離子滲碳 高鉻馬氏體和奧氏體鋼，很 難 用一般的滲碳方法滲碳，稱為難滲材料。等離子滲碳在減壓下進(jìn)行，由于等離子的作用，使這些材料的滲碳成為可能。 4． 高熔點(diǎn)金屬的等離子滲碳 對(duì) W， Cr和 Nb等高熔點(diǎn)金屬進(jìn)行等離子滲碳在表面上可形成一系列碳化物。 5． 熱噴涂層的等離子滲碳 對(duì) Ni基自熔合金和 WCCo系熱噴涂層進(jìn)行了等離子滲碳，提高了熱噴涂層的耐磨性。 等離子滲碳具有一系列優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊。 到目前應(yīng)用并不普遍，這主要有兩個(gè)原因： （ 1）作為一門新工藝，本身還需進(jìn)一步完善，近些年雖然有一些研究，但是從深度和廣度來說都還是很不夠的； （ 2）盡管等離子滲碳有許多優(yōu)越性，但更新設(shè)備要相當(dāng)?shù)耐顿Y。 開發(fā)等離子滲碳的新領(lǐng)域，用于解決傳統(tǒng)的滲碳無法解決的表面改質(zhì)問題，是今后的研究方向。 作業(yè)： 熱滲鍍的基本過程是什么？何謂滲鍍的控制步驟。 熱滲鍍滲層形成的基本條件是什么？如何根據(jù)基體和滲入元素的特性來判定滲層形成的可能性？ 舉出一種熱浸鋅和熱浸鋁的工藝，并說明每一步的理由。 離子氮化的機(jī)理是什么？ 簡述甲烷等離子 滲碳工藝。
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