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炉压对气体渗氮的作用

时间:2020-07-28  来源:青岛丰东热处理  作者:青岛丰东热处理 点击: 次
        气体渗氮一般以提高金属的耐磨性为主要目的,因此需要获得高的表面硬度。它适用于38CrMoAl等渗氮钢。氮化处理渗氮后工件表面硬度可达HV850~1200。渗氮温度低,工件畸变小,可用于精度要求高、又有耐磨要求的零件,如镗床镗杆和主轴、磨床主轴、气缸套筒等。但由于渗氮层较薄,不适于承受重载的耐磨零件。
        气体渗氮可采用一般渗氮法(即等温渗氮)或多段(二段、三段)渗氮法。前者是在整个渗氮过程中渗氮温度和氨气分解率保持不变。温度一般在480~520℃之间,氨气分解率为15~30%,保温时间近80小时。这种工艺适用于渗层浅、畸变要求严、硬度要求高的零件,但处理时间过长。多段渗氮是在整个渗氮过程中按不同阶段分别采用不同温度、不同氨分解率、不同时间进行渗氮和扩散。
        炉压对气体渗氮的作用有以下几方面:
        1、提高炉内气压可以增加零件表面的吸附量
        在显微镜下观察金属表面是凹凸不平的。从化学观点看,这些尖角、凸出边缘上的原子或离子,他们的化合价大部分没有达到饱和,化学性质最活泼,容易和外界的分子结合,这些部位称为活性中心。金属表面依靠未饱和化合价吸附气体分子称为化学吸附。此外,依靠引力吸附气体分子,称为物理吸附。不论那种吸附,根据物理化学原理,金属表面所吸附的气体量,由温度和压力决定。当温度恒定时,决定于气体压力。
        2、提高炉压,增加气体分子的动能
        气体压强是分子碰撞力的宏观表现。当炉压提高时,氨气分子的动能大大提高,对于克服金属表面的各种障碍和阻力大有帮助,增加表面吸附量,促进界面反应。
        3、提高炉压可以提高界面反应速率
        4、增高炉压可以提高渗氮气氛的活度
        5、提高炉压可以提高狭缝、深孔、盲孔、小孔等的渗氮能力
        这些部位由于通气截面小,气体流动受阻造成气体流速、流量减小,靠近管壁附近的气体几乎不流动,形成“粘滞流”管道中粘滞流的流量qν与气体的密度和压力梯度成正比。当压力提高时,气体密度提高,压力梯度也大幅度提高,从而促进这些部位氨气的流量增加,提高渗氮能力。实践证明提高压力后,这些部位渗层优良。
        以上理论,在生产实践中得以验证是正确的。

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