浅析气氛保护炉的真空渗氮技术

    气氛保护炉的种类很多，可按炉体内的气氛分类（F—放热式，X—吸热式，YL—有机液体裂解，D—氮基，A—氨制备，M—木炭，N—氨气，zui后的Q表示气氛）。

    气氛保护炉的特点是在某一既定温度下，向炉内同入一定成分的人工制备气氛，以达到某种热处理的目的，如气体渗碳，碳氮共渗及光亮淬火，退火，正火等。气氛保护炉主要有以下特点：

    为了控制炉内的气氛，维持炉内的压力，炉内工作空间始终要与外界空气隔绝，尽量避免漏气和吸入空气，故要求炉壳，砌体，炉门及所有外界连接零件如风扇，热电偶，辐射管，推拉料机等采用密封装置；气氛控制

    为了维持炉内的一定碳势，除了控制气氛成分的稳定性外，还要对炉内气氛进行自动控制。因此，需要设有各种控制仪表（如右图），以便对 炉内气氛连续或定期测定并调整炉内的供气量。

    气氛保护炉真空渗氮技术说明

    箱式炉，气氛炉的真空渗氮是使用真空炉对钢铁零件进行整体加热、充入少量气体，在低压状态下产生活性氮原子渗入并向钢中扩散而实现硬化的；而离子渗氮是靠晖光放电产生的活性N离子轰击并仅加热钢铁零件表面，发生化学反应生成核化物实现硬化的，通过在箱式炉，气氛炉渗入氮气，实现硬化的密度，让刚才质地更加坚硬。

    箱式炉，气氛炉真空渗氛时，将真空炉排气至较高真空度0.133Pa（1×10-3Torr）后，将工件升至，530～560℃，同时送入以氨气为主的，含有活性物质的多种复合气体，并对各种气体的送入量进行控制，箱式炉，气氛炉炉压控制在0.667Pa（5Torr），保温3～5h后，用炉内惰性气体进行快速冷却。不同的材质，经此处理后可得到渗层深为20～80μm、硬度为600～1500HV的硬化层。真空渗氮有人称为真空排气式氮碳共渗，其特点是通过真空技术，使金属表面活性化和清净化。在加热、保温、冷却的整个热处理过程中，不纯的微量气体被排出，含活性物质的纯净复合气体被送入，使表面层相结构的调整和控制、质量的改善、效率的提高成为可能。经X射线衍射分析证实，真空渗氮处理后，渗层中的化合物层是ε单相组织，没有其他脆性相（如Fe3C、Fe3O4）存在，所以硬度高，韧性好，分布也好。“白层”单相ε化合物层可达到的硬度和材质成分有关。材质中含Cr量越高，硬度也呈增加趋势。Cr13％时，硬度可达到1200HV；含Cr18％（质量分数，余同）时，硬度可达1500HV；含Cr25％时，硬度可达1700HV。无脆性相的单相ε化合物层的耐磨性比气体氮碳共渗组织的耐磨性高，抗摩擦烧伤、抗热胶合、抗熔敷、抗熔损性能都很。但该“白层”的存在对有些模具和零件也有不利之处，易使锻模在锻造初期引起龟裂，焊接修补时易生成针孔。真空渗氮还有一个优点，就是通过对送入炉内的含活化物质的复合气体的种类和量的控制，可以得到几乎没有化合物层（白层），而只有扩散层的组织。其原因可能是在真空炉排气至0.l33Pa（1×10-3Torr）后形成的，另一个原因是带有活性物质的复合气体在短时间内向钢中扩散形成的组织。这种组织的优点是耐热冲击性、抗龟裂性能。因而对实施高温回火的热作模具，如用高速钢或4Cr4MoSiV（H13）钢制模具可以得到表面硬度高、耐磨性好、耐热冲击性好、抗龟裂而又有韧性的综合性能；但仅有扩散层组织时，模具的抗咬合性、耐熔敷、熔损性能不够好。由于模具或机械零件的服役条件和对性能的要求不一，在进行表面热处理时，必需调整表面层的组织和性能。真空渗氮除应用于工模具外，对提高精密齿轮和要求耐磨耐蚀的机械零件以及弹簧等的性能都有明显效果，可接受处理的材质也比较广泛。