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辉光离子渗氮工艺中渗氮层不均匀性的问题

发布者:admin 浏览次数:903 发布日期:2011-4-20 21:33:04

在辉光离子渗氮工艺过程中,由于辉光放电的特性使零件产生温度不均匀(有时在同一零件上产生渗氮层不均匀)现象。产生这种现象原因很多,例如:零件的几何形状和辉光覆盖面积、装炉的疏密以及阴阳极距离、零件升温速度等等,都可以造成零件本身的温度不均匀。怎么解决这些问题呢?首先我们要根据时间与温度的关系制定合理的渗氮工艺。

在同等的气压和时间下,温度高的地方比温度低的地方获得的氮浓度是不一样的。温度高的地方氮浓度高,温度低的地方氮浓度低。另外,温度高的地方扩散速度也比温度低的地方快。这样就造成了在同一炉(包括同一零件上)的渗层不均匀。那么怎么来保证在同一炉(同一零件)上的渗氮层的均匀性呢?那就是由保温时间来决定的。请看下图:

 

时间的作用与温度类似,只是前者远不如后者那样有力罢了,有时它们是可以相互补充的,要得到相同的渗层深度,降低温度可以用延长时间来弥补,反之提高温度可以缩短时间。据此,国外主张宁肯花费较长的时间,换取较低的处理温度,以获得更理想的工艺效果。随着时间的延长,化合物层和扩散层的深度增加,层深正比与时间的平方根,有下列公式关系: =K ,式中 —氮化层深度;t —氮化保温时间;K —常数。用公式求K值:ln K= 式中e—激活能;t —绝对温度;R —气体常数;C—常数。一方面时间延长,层深增厚,氮化层的钢性提高,另一方面时间延长,温度升高,氮化层的塑性增大。这一矛盾的因素较量的结果表现为氮化层更脆了。时间不影响化合物层的金相组织,在1~8小时内对表面氮浓度也完全不起作用。

一个普遍的规律是,时间对氮化过程和氮化层质量的影响,仅在氮化初期显得突出,愈往后其作用愈弱,例如5小时以后, ′相厚度不变,超过25小时, 相的厚度也趋于恒定。

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