淺析氣氛保護(hù)爐的真空滲氮技術(shù)

    氣氛保護(hù)爐的種類很多，可按爐體內(nèi)的氣氛分類（F—放熱式，X—吸熱式，YL—有機(jī)液體裂解，D—氮基，A—氨制備，M—木炭，N—氨氣，zui后的Q表示氣氛）。

    氣氛保護(hù)爐的特點(diǎn)是在某一既定溫度下，向爐內(nèi)同入一定成分的人工制備氣氛，以達(dá)到某種熱處理的目的，如氣體滲碳，碳氮共滲及光亮淬火，退火，正火等。氣氛保護(hù)爐主要有以下特點(diǎn)：

    為了控制爐內(nèi)的氣氛，維持爐內(nèi)的壓力，爐內(nèi)工作空間始終要與外界空氣隔絕，盡量避免漏氣和吸入空氣，故要求爐殼，砌體，爐門及所有外界連接零件如風(fēng)扇，熱電偶，輻射管，推拉料機(jī)等采用密封裝置；氣氛控制

    為了維持爐內(nèi)的一定碳勢(shì)，除了控制氣氛成分的穩(wěn)定性外，還要對(duì)爐內(nèi)氣氛進(jìn)行自動(dòng)控制。因此，需要設(shè)有各種控制儀表（如右圖），以便對(duì) 爐內(nèi)氣氛連續(xù)或定期測(cè)定并調(diào)整爐內(nèi)的供氣量。

    氣氛保護(hù)爐真空滲氮技術(shù)說(shuō)明

    箱式爐，氣氛爐的真空滲氮是使用真空爐對(duì)鋼鐵零件進(jìn)行整體加熱、充入少量氣體，在低壓狀態(tài)下產(chǎn)生活性氮原子滲入并向鋼中擴(kuò)散而實(shí)現(xiàn)硬化的；而離子滲氮是靠暉光放電產(chǎn)生的活性N離子轟擊并僅加熱鋼鐵零件表面，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成核化物實(shí)現(xiàn)硬化的，通過(guò)在箱式爐，氣氛爐滲入氮?dú)猓瑢?shí)現(xiàn)硬化的密度，讓剛才質(zhì)地更加堅(jiān)硬。

    箱式爐，氣氛爐真空滲氛時(shí)，將真空爐排氣至較高真空度0.133Pa（1×10-3Torr）后，將工件升至，530～560℃，同時(shí)送入以氨氣為主的，含有活性物質(zhì)的多種復(fù)合氣體，并對(duì)各種氣體的送入量進(jìn)行控制，箱式爐，氣氛爐爐壓控制在0.667Pa（5Torr），保溫3～5h后，用爐內(nèi)惰性氣體進(jìn)行快速冷卻。不同的材質(zhì)，經(jīng)此處理后可得到滲層深為20～80μm、硬度為600～1500HV的硬化層。真空滲氮有人稱為真空排氣式氮碳共滲，其特點(diǎn)是通過(guò)真空技術(shù)，使金屬表面活性化和清凈化。在加熱、保溫、冷卻的整個(gè)熱處理過(guò)程中，不純的微量氣體被排出，含活性物質(zhì)的純凈復(fù)合氣體被送入，使表面層相結(jié)構(gòu)的調(diào)整和控制、質(zhì)量的改善、效率的提高成為可能。經(jīng)X射線衍射分析證實(shí)，真空滲氮處理后，滲層中的化合物層是ε單相組織，沒(méi)有其他脆性相（如Fe3C、Fe3O4）存在，所以硬度高，韌性好，分布也好。“白層”單相ε化合物層可達(dá)到的硬度和材質(zhì)成分有關(guān)。材質(zhì)中含Cr量越高，硬度也呈增加趨勢(shì)。Cr13％時(shí)，硬度可達(dá)到1200HV；含Cr18％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，余同）時(shí)，硬度可達(dá)1500HV；含Cr25％時(shí)，硬度可達(dá)1700HV。無(wú)脆性相的單相ε化合物層的耐磨性比氣體氮碳共滲組織的耐磨性高，抗摩擦燒傷、抗熱膠合、抗熔敷、抗熔損性能都很。但該“白層”的存在對(duì)有些模具和零件也有不利之處，易使鍛模在鍛造初期引起龜裂，焊接修補(bǔ)時(shí)易生成針孔。真空滲氮還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是通過(guò)對(duì)送入爐內(nèi)的含活化物質(zhì)的復(fù)合氣體的種類和量的控制，可以得到幾乎沒(méi)有化合物層（白層），而只有擴(kuò)散層的組織。其原因可能是在真空爐排氣至0.l33Pa（1×10-3Torr）后形成的，另一個(gè)原因是帶有活性物質(zhì)的復(fù)合氣體在短時(shí)間內(nèi)向鋼中擴(kuò)散形成的組織。這種組織的優(yōu)點(diǎn)是耐熱沖擊性、抗龜裂性能。因而對(duì)實(shí)施高溫回火的熱作模具，如用高速鋼或4Cr4MoSiV（H13）鋼制模具可以得到表面硬度高、耐磨性好、耐熱沖擊性好、抗龜裂而又有韌性的綜合性能；但僅有擴(kuò)散層組織時(shí)，模具的抗咬合性、耐熔敷、熔損性能不夠好。由于模具或機(jī)械零件的服役條件和對(duì)性能的要求不一，在進(jìn)行表面熱處理時(shí)，必需調(diào)整表面層的組織和性能。真空滲氮除應(yīng)用于工模具外，對(duì)提高精密齒輪和要求耐磨耐蝕的機(jī)械零件以及彈簧等的性能都有明顯效果，可接受處理的材質(zhì)也比較廣泛。