离子渗氮

离子渗氮是在低真空的含氮气氛中，以炉体为阳极，被处理工件为阴极，在阴阳极问加上数百伏的直流电压，使之产生的辉光放电进行渗氮处理的化学热处理工艺。离子渗氮有多种名称，如离子氮化、辉光放电氮化、离子轰击渗氮、等离子体渗氮等。

过程离子渗氮是在真空室内进行的，工件接高压直流电源的负极，真空钟单接正极。将真空室的真空度抽到66.67Pa后，充人少量氮气或氢气、氮气的混合气体。当电压调整到400~800V时，氮即电离分解成氮离子、氢离子和电子，并在工件表面产生辉光放电现象。正离子受电场作用加速轰击工件表面，使工件升温到渗氮温度。氮离子在钢件表面获得电子，还原成氮原子而渗人钢件表面并向内部扩散，形成渗氮层。1

优点离子渗氮是在低真空含氮气氛中，利用模具（阴极）和阳极之间产生的辉光放电进行渗氮的工艺，与气体渗氮相比，有以下优点：

1)工作环境好。由于离子氮化法不是依靠化学反应作用，而是利用离子化了的含氮气体进行氮化处理，所以工作环境十分清洁而无需防止公害的特别没备。因而，离子氮化法也被称作“绿色”氮化法。

2)渗入速度快。由于离子氮化法利用了离子化了的气体的溅射作用，因而可显著地缩短处理时间(离子渗氮的时间仅为普通气体渗氮时间的1/3~1/5)。

3)能源消耗少。由于离子氮化法利用辉光放电直接对工件进行加热。也无需特别的加热和保温设备，且可以获得均匀的温度分布，与间接加热方式棚比加热效率可提高2倍以上，达到节能效果，可大大降低处理成本。

4)零件变形小。

5)渗氮组织易于控制。通过调节氮、氧及其他（如碳、氧、硫等）气氛的比例，可自由地凋节化合物层的棚组成，从而获得预期的机械性能。

6)适应范同广泛。可用于不锈钢模具的渗氮，利用离子的轰击作用，可以内动去除不锈钢、耐热钢模具表面的钝化膜，可直接进行不锈钢模具的渗氮。

7)易于实现局部渗氮。2

缺点操作比气体渗氮复杂，需要控制的厂艺参数多，测量温度和控制温度均匀比较难；装炉有严格要求，装炉不妥或形状不同、大小不同的零件混装炉容易出现渗层不均匀等疵病，造成废品或返修；设备费刚贵，有时需要配置辅助阳极等。2

发展前景离子渗氮表面形成的渗氮层具有优异的力学性能，如高硬度、高耐磨性、良好的韧性和疲劳强度等，并使离子渗氮零件的使用寿命成倍地提高。此外，离子渗氮节约能源，渗氮气体消耗少，操作环境无污染。其缺点是设备昂贵，工艺成本高，不宜于大批量生产。离子渗碳是将工件装人温度在900℃以上的真空炉内，在碳氢化合物的减压气氛中加热，同时在工件( 阴极)和阳极之间施加高压直流电，产生辉光放电现象，使活化的碳被离子化，在工件附近加速并轰击工件表面进行渗碳的工艺。 离子渗碳从加热、渗碳到淬火处理，都在同一装置内进行。这种装置是具有辉光放电机构的加热渗碳室和油淬火室的双室型热处理炉。离子渗碳后工件的硬度、疲劳强度、耐磨性等力学性能比采用传统渗碳方法所得力学性能都高，而且渗碳速度快，特别是对狭小缝隙和小孔能进行均匀的渗碳，渗碳层表面碳含量和渗层深度容易控制，工件不易氧化，表面洁净，耗电量低，无污染。根据同样的原理，离子轰击热处理还可以进行离子碳氮共渗、离子硫氮共渗、离子渗金属等，所以在国内外具有很大的发展前途。1

本词条内容贡献者为:

任毅如 - 副教授 - 湖南大学