怎样进行离子渗氮操作

来源:热处理技术图解手册作者:张覃轶

    (1)准备

    1)检查设备及仪表是否正常,设备炉压是否达到要求,阴极屏蔽是否良好。

    2)用汽油或洗涤剂仔细清洗工件上的油污及脏物,要特别注意对工件上的小孔、不通孔及沟槽的清洗,去除毛刺及锈斑。

    3)对工件上容易引起弧光放电的小孔和窄槽,以及设计要求不需渗氮的部位,用螺钉、销、键堵塞或用套等屏蔽。

    (2)装炉

    1)同炉渗氮的工件最好是同一种工件,以保证渗氮温度及渗氮层的均匀性;不同种类工件同炉渗氮时应将有效厚度接近、渗氮层深度相同的工件同装一炉。

    2)装炉时,工件与工件之间、工件与阳极之间的距离要均匀一致。工件之间的距离应大于10mm,工件与阳极之间的距离一般为30mm以上。堆放时上部散热较多,温度较低,吊挂时下部温度较低,应适当增加辅助阴极或阳极。

    3)细长杆及轴类工件尽量采用吊挂方式,以减少变形。

    4)工件不需渗氮的平面可以互相接触或堆放,但不应形成狭窄的间隙或槽沟,以免辉光集中,使温度过高或出现弧光放电现象。

    5)测温点应设在有代表性的位置,距离工件越近越能代表工件的温度。

    6)将与工件同材质、并经过相同预备热处理的试样放在有代表性的位置上。

    (3)离子渗氮

    1)预抽真空。接通电源,起动真空泵,缓缓打开真空蝶阀。当炉压达到6. 67Pa左右时,即可对炉内通入少量氨气。通入氨气一方面可清洗炉内的空气,另一方面可降低起辉电压。在炉压为6. 67Pa左右时,可对炉内输入400~500V高压电流,使工件起辉,对工件打散弧以活化工件表面,打弧时间一般为30~60min,随工件表面清洁程度和装炉量的不同而异。

    2)升温。经过打弧阶段后,辉光基本稳定,即可开始升温。这时可提高电压,增大电流,为减少工件变形,升温速度控制在200/h左右。升温至150~200℃时送气,350℃时要恒温,使工件各处温度均匀。控制气体流量及抽气速率,使炉压为13Pa左右。升温过程中要注意经常观察炉内工作情况,如果出现打弧或局部温度过高等现象时,要及时调整工艺参数,降低电压,以降低升温速度,或暂停供气。

    3)保温。当工件的温度升到所要求的渗氮温度时,观察热电偶测温仪表指示的温度与光电测温仪或红外测温仪所测温度的误差,以热电偶测温仪表控制温度。在不具备非接触测量仪表的情况下,可以以目测为基准找出误差,但操作者需有一定实践经验。在保温阶段,所需的电流密度小于升温时所需的电流密度,炉压为266~800Pa,辉光层厚度一般为2~ 3mm。保温期间应稳定气体流量和抽气率,以稳定炉气压力,也应随时观察炉内工作状况,发现情况及时处理。

    4)冷却。保温结束后即可停止供气。关掉电源,进行降温,因炉内为低真空状态,降温速度较慢,工件可随炉冷却。对于变形要求较严格的工件,应降低冷却速度。控制冷却速度的方法是:若要降低冷却速度,可以停止向炉内供气,停止抽气,以小电流维持弱辉光,待工件温度降至300℃以下时再加快冷却速度。若要加快冷却速度,可以关掉电源,继续送气、抽气,加大冷却水量。操作中应根据工艺需要、工件复杂程度及变形要求等实际情况灵活运用。

    5)出炉。当工件温度降至150℃以下时,即可向炉内充气,打开炉罩或炉盖,取出工件。