氮化資料整理(一)

提示：由於熱處理博大精深，而小編實踐經驗有限，文中難免有審核錯誤之處，若有錯誤之處，請在底部留言，以免誤導大家，謝謝。

氮化處理：又名擴散滲氮或滲氮

氮化處理是指一種在一定溫度下一定介質中使氮原子滲入工件表層的化學熱處理工藝。經氮化處理的製品具有優異的耐磨性、耐疲勞性、耐蝕性及耐高溫的特性。

Ps：是一種表面熱處理工藝，表面滲人氮元素，有一層很薄的化合物層（白亮層）。既耐磨，又有一定的耐蝕性。

一般情況下氮化處理是最後一道工序但要求精度高的也可以加一道精磨或超精磨工序，一般為研磨，不再進行別的切削加工。

氮化的作用     

1、氮化能使零件表面有更高的硬度和耐磨性。例如用38CrMoAlA鋼製作的零件經氮化處理後表面的硬度可達hv=950—1200，相當於hrc=65—72，而且氮化後的高強度和高耐磨性保持到500—600℃，不會發生顯著的改變。     

2、能提高抗疲勞能力。由於氮化層內形成了更大的壓應力，因此在交變載荷作用下，零件表現出具有更高的疲勞極限和較低的缺口敏感性，氮化後工件的疲勞極限可提高15—35%。     

3、提高工件抗腐蝕能力，由於氮化使工件表面形成一層緻密的、化學穩定性較高的ε相層，在水蒸氣中及鹼性溶液中具有高的抗腐蝕性，此種氮化法又簡單又經濟，可以代替鍍鋅、發藍，以及其它化學鍍層處理。此外，有些模具經過氮化，不但可以提高耐磨性和抗腐性，還能減少模具與零件的粘合現象，延長模具的工作壽命。

     優點：優異的耐磨性、耐疲勞性，耐蝕性及耐高溫的特性，表面改性顯著，且處理前後尺寸變化小，能保持製件的精度。以提高耐磨性、抗疲勞性能為目的的滲氮通常在500～570℃進行；以提高耐蝕性為目的的滲氮溫度也不高於650℃。實際應用：鑽頭、螺絲攻、擠壓模、壓鑄模、鍜壓機用鍜造模、螺桿、連桿、曲軸、吸氣及排氣活門及齒輪凸輪等均有使用。

      缺點：氮化的零件其氮化層一般比較淺（淺淺的一層），為0.04mm左右，再深就比較困難<太脆>，故一般氮化零件不能承受重載荷。

     適用材料：主要用於合金鋼類，鑄鐵，碳鋼，合金鋼，不鏽鋼，鈦合金。

關於硬氮化和軟氮化：

硬氮化：又名滲氮，也稱常規氮化，滲入鋼表面的是單一「氮」元素。滲入鋼表面的是單一的『氮』元素，在方法上有氣體法和離子法等。對於結構零件通常選用的鋼種為含鉻、鉬、鈦、鋁等合金元素的專用鋼（下有解釋滲氮鋼），也有在其它鋼種上進行滲氮的，例如不鏽鋼、模具鋼等。滲氮處理的溫度通常在480～540℃範圍（既要保持工件的心部的調質硬度又要使滲氮層的硬度達到要求值），處理的時間按照要求深度不同，一般為15～70小時，甚至更長。滲氮的著眼點是希望獲得較深厚度（0.1～0.65mm,也有要求更深一些的）具有高硬度的呈彌散狀的合金氮化物層（即擴散層），對於出現外表層的化合物層（白亮層）則希望儘可能的淺簿，甚至希望沒有。

軟氮化：學名『氮碳共滲』（液體氮化），早期把蘇聯（俄羅斯）的液體法翻譯為『低溫氰化』。現在國內流行的有氣體法、無（低）毒液體法和離子法。滲入鋼表面的元素以『氮』為主，同時添加了『碳』。碳的加入使表面化合物層（白亮層）的形成和性能得到某些甚至是明顯的改善。這裡要強調一下，和滲氮不同的地方是：氮碳共滲的著眼點是希望獲得一定厚度（一般為10～20μm，也有要求20μm以上的，目前實驗室裡據稱在碳素鋼上曾經達到的厚度為110μm）硬度高、脆性小、沒有或很少疏鬆等性能優良的白亮層，至於次表面的擴散層，按照鋼種和使用要求不同雖然有時需要作某些調整，但處於次要地位了。氮碳共滲的適用廣泛，幾乎覆蓋所有常用鋼種和鑄鐵。以碳素鋼為例，按照氮碳共滲處理的溫度分為鐵索體氮碳共滲（520～590℃）和奧氏體氮碳共滲（600～720℃），處理的時間一般為2～6小時，前者獲得的白亮層為鐵氮化合物，後者快冷後在鐵氮化合物層的下面還有一層含氮奧氏體＋馬氏體層（5～12μm）。為了增強和改善白亮層的性能，我國的熱處理工作者還採用了在滲氮的同時又單獨或組合添加硼、氧、硫、稀土等元素，做了大量的工作，並且大都不同程度的取得看得出來的效果。這種探索，至今方興未艾，是熱處理工作者孜孜以求的熱點之一。液體氮化又名軟氮化

兩者的比較

「軟氮化」含義不是指獲得的硬度比所謂的『硬氮化』的硬度低，而是含有簡便、省事、費用低的意思。

硬氮化表面白層不可避免地出現ε多相化合物層（Fe2--3N），脆性大，所以氮化後需將此層磨削去掉軟氮化表面的多相化合物白層中沒有硬氮化白層中高脆性的Fe2N。通常白層中的Fe3N與Fe4N約佔80%、碳化物約佔20%。該化合物白層即為抗磨層。所以軟氮化必須獲得一定白亮層才算合格。

兩者氮化的用處一般氮化應用於載荷大，接觸疲勞相對要求高的工件，強調深層深度。而軟氮化的作用就是滲速快，一般用於載荷小的工件，滲層要求淺。

  

氮化用鋼簡介 氮化鋼在氮化處理中的作用？     傳統的合金鋼料中之鋁、鉻、釩及鉬元素對滲氮甚有幫助。這些元素在滲氮溫度中，與初生態的氮原子接觸時，就生成安定的氮化物。尤其是鉬元素，不僅作為生成氮化物元素，亦作為降低在滲氮溫度時所發生的脆性。其他合金鋼中的元素，如鎳、銅、矽、錳等，對滲氮特性並無多大的幫助。一般而言，如果鋼料中含有一種或多種的氮化物生成元素，氮化後的效果比較良好。其中鋁是最強的氮化物元素，含有0.85～1.5％鋁的滲氮結果最佳。在含鉻的鉻鋼而言，如果有足夠的含量，亦可得到很好的效果。但沒有含合金的碳鋼，因其生成的滲氮層很脆，容易剝落，不適合作為滲氮鋼。

一般常用的滲氮鋼有六種如下： （1）含鋁元素的低合金鋼（標準滲氮鋼） （2）含鉻元素的中碳低合金鋼 SAE 4100，4300，5100，6100，8600，8700，9800系。 （3）熱作模具鋼（含約5％之鉻） SAE H11 （SKD – 61）H12，H13 （4）肥粒鐵及麻田散鐵系不鏽鋼     SAE 400系 （5）奧斯田鐵系不鏽鋼    SAE 300系 （6）析出硬化型不鏽鋼    17 - 4PH，17 – 7PH，A – 286等     含鋁的標準滲氮鋼，在氮化後雖可得到很高的硬度及高耐磨的表層，但其硬化層亦很脆。相反的，含鉻的低合金鋼硬度較低，但硬化層即比較有韌性，其表面亦有相當的耐磨性及耐束心性。因此選用材料時，宜注意材料之特微，充分利用其優點，符合零件之功能。至於工具鋼如H11（SKD61）D2（SKD – 11），即有高表面硬度及高心部強度。

以抗磨損、抗疲勞為主的滲氮件常用含0.15％～0.45％C的合金結構鋼；用量最大的是含0.25％～0.40％c的鉻鉬鋁鋼、鉻鉬鋼、鉻鎳鉬鋼、鉻鎳鎢鋼。

以抗大氣、雨水、水蒸氣等介質腐蝕為主的滲氮件則常用低碳鋼和中碳鋼。模具鋼、高速工具鋼與不鏽鋼工件亦可採用滲氮作為提高耐用度的手段。表中列出部分常用滲氮鋼的鋼號及主要性能和用除。

部分常用滲氮鋼的鋼號、主要性能和用途

氮化處理技術流程：     調質後的零件，在滲氮處理前須澈底清洗乾淨，茲將包括清洗的滲氮工作程序分述如下： 

（1）滲氮前的零件表面清洗    大部分零件，可以使用氣體去油法去油後立刻滲氮。但在滲氮前之最後加工方法若採用拋光、研磨、磨光等，即可能產生阻礙滲氮的表面層，致使滲氮後，氮化層不均勻或發生彎曲等缺陷。此時宜採用下列二種方法之一去除表面層。第一種方法在滲氮前首先以氣體去油。然後使用氧化鋁粉將表面作abrassive cleaning 。第二種方法即將表面加以磷酸皮膜處理（phosphate coating）。 

（2）滲氮爐的排除空氣     將被處理零件置於滲氮爐中，並將爐蓋密封后即可加熱，但加熱至150℃以前須作爐內排除空氣工作。     排除爐內的主要功用是防止氨氣分解時與空氣接觸而發生爆炸性氣體，及防止被處理物及支架的表面氧化。其所使用的氣體即有氨氣及氮氣二種。     排除爐內空氣的要領如下：  （1）被處理零件裝妥後將爐蓋封好，開始通無水氨氣，其流量儘量可能多。  （2）將加熱爐之自動溫度控制設定在150℃並開始加熱（注意爐溫不能高於150℃）。  （3）爐中之空氣排除至10％以下，或排出之氣體含90％以上之NH3時，再將爐溫升高至滲氮溫度。

（3）氨的分解率 滲氮是鋪及其他合金元素與初生態的氮接觸而進行，但初生態氮的產生，即因氨氣與加熱中的鋼料接觸時鋼料本身成為觸媒而促進氨之分解。   雖然在各種分解率的氨氣下，皆可滲氮，但一般皆採用15～30％的分解率，並按滲氮所需厚度至少保持4～10小時，處理溫度即保持在520℃左右。 

（4）冷卻 大部份的工業用滲氮爐皆具有熱交換機，以期在滲氮工作完成後加以急速冷卻加熱爐及被處理零件。即滲氮完成後，將加熱電源關閉，使爐溫降低約50℃，然後將氨的流量增加一倍後開始啟開熱交換機。此時須注意觀察接在排氣管上玻璃瓶中，是否有氣泡溢出，以確認爐內之正壓。等候導入爐中的氨氣安定後，即可減少氨的流量至保持爐中正壓為止。當爐溫下降至150℃以下時，即使用前面所述之排除爐內氣體法，導入空氣或氮氣後方可啟開爐蓋。

氮化處理的分類

應用最廣泛的是氣體滲氮，其次為離子滲氮，鹽浴滲氮(不包括兼有滲碳作用的氮碳共滲)和固體滲氮用戶極少。

氣體滲氮

氣體氮化系於1923年由德國AF ry 所發表，氣體氮化是將工件放入一個密封空間內，通入氨氣，加熱到500-580℃保溫幾個小時到幾十個小時。

將工件置於爐內，利NH3氣直接輸進500～550℃的氮化爐內，保持20～100小時，使NH3氣分解為原子狀態的（N）氣與（H）氣而進行滲氮處理，在使鋼的表面產生耐磨、耐腐蝕之化合物層為主要目的，其厚度約為0.02～0.2m／m，其性質極硬Hv 1000～1200，又極脆，NH3之分解率視流量的大小與溫度的高低而有所改變，流量愈大則分解度愈低，流量愈小則分解率愈高，溫度愈高分解率愈高，溫度愈低分解率亦愈低，NH3氣在570℃時經熱分解如下：NH3 →〔N〕Fe + 2/3 H2 從而爐內就有大量活性氮原子，活性氮原子[N]被鋼表面吸收，並向內部擴散，從而形成了氮化層。經分解出來的N，隨而擴散進入鋼的表面形成。相的Fe2 - 3N氣體滲氮，一般缺點為硬化層薄而氮化處理時間長。氣體氮化因分解NH3進行滲氮效率低，故一般均固定選用適用於氮化之鋼種，如含有Al，Cr，Mo等氮化元素，否則氮化幾無法進行，一般使用有JIS、SACM1新JIS、SACM645及SKD61以強韌化處理又稱調質因Al，Cr，Mo等皆為提高變態點溫度之元素，故淬火溫度高，回火溫度亦較普通之構造用合金鋼高，此乃在氮化溫度長時間加熱之間，發生回火脆性，故預先施以調質強韌化處理。NH3氣體氮化，因為時間長表面粗糙，硬而較脆不易研磨，而且時間長不經濟，用於塑膠射出形機的送料管及螺旋桿的氮化。

   

常用的滲氮介質有氨、氨與氮、氨與氫、氨與預先在爐外分解的氨分解氣的混合氣。氨在300℃以上即發生顯著的分解，故上述各種氣體都是氨、氮與氫的混合氣。混合氣在鋼件表面的催化作用下分解出活性氮原子，吸附並滲入鋼件表層。介質的滲氮能力與氨分解程度有關。

 

氣體摻氮常用設備為RJJ系列井式電爐。密封加熱罐常用1Cr18Ni9Ti不鏽鋼製造。此種密封罐的缺點是內壁對氨分解有觸媒作用，使用過程中使氨分解率失去控制，影響滲氮質量。解決這一問題的方法是在新罐使用前空載通入含硫氣體(H2S或SO2)，或滴注CS2，於500～600C保持2～4h，或在800～860℃空載保溫2～4h，可使罐內壁的催化作用大幅度下降。採用搪瓷滲氮罐代替不鏽鋼罐已進入工業實用階段，後者色完全消除了罐壁的催化作用。

一般以提高金屬的耐磨性為主要目的，因此需要獲得高的表面硬度。它適用於38CrMoAl等滲氮鋼。滲氮後工件表面硬度可達HV850～1200。滲氮溫度低，工件畸變小，可用於精度要求高、又有耐磨要求的零件，如鏜床鏜杆和主軸、磨床主軸、氣缸套筒等。但由於滲氮層較薄，不適於承受重載的耐磨零件。

圖1示出氨分解率對38CrMoAlA鋼滲氮處理(24h)後滲層深度和硬度的影響。

 

氣體滲氮溫度因鋼種、滲層深度、硬度和性能指標的不同要求在480～650℃之間選擇。大多數鋼種的滲氮件在520～560℃處理，保溫時間主要取決於要求的滲層深度。

經氮化處理的製品具有優異的耐磨性、耐疲勞性、耐蝕性及耐高溫的特性，其應用範圍：鑽頭、螺絲攻、擠壓模、壓鑄模、鍜壓機用鍜造模、螺桿、連桿、曲軸、吸氣及排氣活門及齒輪凸輪等均有使用。

氣體參氮可採用一般滲氮法（即等溫滲氮）或多段（二段、三段）滲氮法。前者是在整個滲氮過程中滲氮溫度和氨氣分解率保持不變。溫度一般在480～520℃之間,氨氣分解率為15～30%,保溫時間近80小時。這種工藝適用於滲層淺、畸變要求嚴、硬度要求高的零件，但處理時間過長。多段滲氮是在整個滲氮過程中按不同階段分別採用不同溫度、不同氨分解率、不同時間進行滲氮和擴散。整個滲氮時間可以縮短到近50小時，能獲得較深的滲層，但這樣滲氮溫度較高，畸變較大。

還有以抗蝕為目的的氣體滲氮，滲氮溫度在 550～700℃之間,保溫0.5～3小時，氨分解率為35～70%，工件表層可獲得化學穩定性高的化合物層，防止工件受溼空氣、過熱蒸汽、氣體燃燒產物等的腐蝕。

正常的氣體滲氮工件，表面呈銀灰色。有時，由於氧化也可能呈藍色或黃色，但一般不影響使用。

以提高硬度和耐磨性的氮化通常滲氮溫度為500—520℃。停留時間取決於滲氮層所需要的厚度，一般以0.01mm/h計算。因此為獲得0.25—0.65mm的厚度，所需要的時間約為20—60h。提高滲氮溫度，雖然可以加速滲氮過程，但會使氮化物聚集、粗化，從而使零件表面層的硬度降低。    

對於提高硬度和耐磨性的氮化，在氮化時必須採用含Mo、A、V等元素的合金鋼，如38CrMoAlA、38CrMoAA等鋼。這些鋼經氮很後，在氮化層中含有各種合金氮化物，如：AlN、CrN、MoN、VN等。這些氮化物具有很高的硬度和穩定性，並且均勻彌散地分布於鋼中，使鋼的氮化層具有很高的硬度和耐磨性。Cr還能提高鋼的淬透性，使大型零件在氮化前調質時能得到均勻的機械性能。Mo還能細化晶粒，並降低鋼的第二類回火脆性。如果用普通碳鋼，在氮化層中形成純氮化鐵，當加熱到較高溫度時，易於分解聚集粗化，不能獲得高硬度和高耐磨性。抗腐蝕氮化溫度一般在600—700℃之間，分解率大致在40—70%範圍，停留時間由15分鐘到4小時不等，深度一般不超過0.05m m。對於抗腐蝕的氮化用鋼，可應用任何鋼種，都能獲得良好的效果。

 

氣體氮化在實際應用上,遇到的問題:

●適用於鋼製零件,但不能很好處理鑄鐵,特別不適合處理那些具有游離石墨的鑄鐵

●形成ε相和γ'相混合的化合層(γ'相的含量取決於鋼材的成份:鋼中合金元素越少,γ'相佔比例越大)

●可以得到表面化合層深12um,擴散層深達0.2mm到0.6mm

●導致處理零件的變形極大

●滲層均勻性不好

●表面硬度值低

 

液體氮化（又名軟氮化）

液體軟氮化主要不同是在氮化層裡之有Fe3Nε相，Fe4Nr相存在而不含Fe2Nξ相氮化物，ξ相化合物硬脆在氮化處理上是不良於韌性的氮化物，液體軟氮化的方法是將被處理工件，先除鏽，脫脂，預熱後再置於氮化坩堝內，坩堝內是以TF – 1為主鹽劑，被加溫到560～600℃處理數分至數小時，依工件所受外力負荷大小，而決定氮化層深度，在處理中，必須在坩堝底部通入一支空氣管以一定量之空氣氮化鹽劑分解為CN或CNO，滲透擴散至工作表面，使工件表面最外層化合物8～9％wt的N及少量的C及擴散層，氮原子擴散入α – Fe基地中使鋼件更具耐疲勞性，氮化期間由於CNO之分解消耗，所以不斷要在6～8小時處理中化驗鹽劑成份，以便調整空氣量或加入新的鹽劑。     

液體軟氮化處理用的材料為鐵金屬，氮化後的表面硬度以含有 Al，Cr，Mo，Ti元素者硬度較高，而其含金量愈多而氮化深度愈淺，如炭素鋼Hv 350～650，不鏽鋼Hv 1000～1200，氮化鋼Hv 800～1100。     

液體軟氮化適用於耐磨及耐疲勞等汽車零件，縫衣機、照相機等如氣缸套處理，氣門閥處理、活塞筒處理及不易變形的模具處。

採用液體軟氮化的國家，西歐各國、美國、蘇俄、日本、臺灣。    

液體氮化（優點）它是一種較新的化學熱處理工藝，溫度不超過570℃，處理時間短，僅1—3h；而且不要專用鋼材，試驗表明：40Cr經液體氮化處理比一般淬火回火後的抗磨能力提高50％；鑄鐵經液體氮化處理其抗磨能力提高更多。不僅如此，實踐證明：經過液體氮化處理的零件，在耐疲勞性、耐腐蝕性等方面都有不同程度的提高；高速鋼刀具經液體氮化處理，一般能提高使用壽命20—200%；3Cr2W8V壓鑄模經液體氮化處理後，可提高使用壽命3—5倍。液體氮化表層硬而不脆，並且具有一定的韌性，不容易發生剝現象。     

但是，液體氮化也有缺點：如它的氮化表層中的氮鐵化合物層厚度比較薄，僅僅只有0.01—0.02mm。國外多採用氰化鹽作原料液體氮化，國內已改用無毒原料液體氮化。我國無毒液體氮化的配方是：尿素40%，碳酸鈉30%、氯化鉀20%，氫氧化鉀10%(混合鹽溶點為340℃左右)。液體氮化雖然有很多優點，但由於溶鹽反應有毒性，影響操作人員身體健康，廢鹽也不好處理。因此，與用越來越受到限制。

（液體氮化）軟氮化實質上是以滲氮為主的低溫氮碳共滲，鋼的氮原子滲入的同時，還有少量的碳原子滲入，其處理結果與一般氣體氮化相比，滲層硬度較氮化低，脆性較小，故稱為軟氮化。    

1、軟氮化方法分為：氣體軟氮化、液體軟氮化及固體軟氮化三大類。目前國內生產中應用最廣泛的是氣體軟氮化。氣體軟氮化是在含有活性氮、碳原子的氣氛中進行低溫氮、碳共滲，常用的共滲介質有尿素、甲醯胺、氨氣和三乙醇胺，它們在軟氮化溫度下發生熱分解反應，產生活性氮、碳原子。活性氮、碳原子被工件表面吸收，通過擴散滲入工件表層，從而獲得以氮為主的氮碳共滲層。    氣體軟氮化溫度常用560-570℃，因該溫度下氮化層硬度值最高。氮化時間常為2-3小時，因為超過2.5小時，隨時間延長，氮化層深度增加很慢。    

2、軟氮化層組織和軟氮化特點：鋼經軟氮化後，表面最外層可獲得幾微米至幾十微米的白亮層，它是由ε相、γ`相和含氮的滲碳體Fe3（C，N）所組成，次層為的擴散層，它主要是由γ`相和ε相組成。    軟氮化具有以下特點：  (1)、處理溫度低，時間短，工件變形小。  (2)、不受鋼種限制，碳鋼、低合金鋼、工模具鋼、不鏽鋼、鑄鐵及鐵基粉未冶金材料均可進行軟氮化處理。工件經軟氮化後的表面硬度與氮化工藝及材料有關。  

3、能顯著地提高工件的疲勞強度、耐磨性和耐腐蝕性。在幹摩擦條件下還具有抗擦傷和抗咬合等性能。   

4、由於軟氮化層不存在脆性ξ相，故氮化層硬而具有一定的韌性，不容易剝落。  因此，目前生產中軟氮化巳廣泛應用於模具、量具、刀具（如：高速鋼刀具）等、曲軸、齒輪、氣缸套、機械結構件等耐磨工件的處理

常見缺陷：

一、硬度偏低　　生產實踐中，工件滲氮（軟氮化）後其表面硬度有時達不到工藝規定的要求，輕者可以返工，重者則造成報廢。造成硬度偏低的原因是多方面的：設備方面：如系統漏氣造成氧化；材料：如材料選擇欠佳；前期熱處理：如基體硬度太低，表面脫碳嚴重等；預先處理：如進爐前的清潔方式及清潔度。工藝方面：如滲氮（軟氮化）溫度過高或過低，時間短或氮勢不足等等。所以具體情況要具體分析，找準原因，解決問題。

二、硬度和滲層不均勻　　裝爐方式不當；氣壓調節不當；溫度不均；爐內氣流不合理。

三、變形過大　　變形是難以杜絕的，對易變形件，採取以下措施，有利於減小變形：    滲氮（軟氮化）前應進行穩定化處理；    滲氮（軟氮化）過程中的升、降溫速度應緩慢；保溫階段儘量使工件各處的溫度均勻一致。對變形要求嚴格的工件，如果工藝許可，儘可能採用較低的氮化（軟氮化）溫度。

四、處觀質量差　　滲氮（軟氮化）件出爐後首先用肉眼檢查外觀質量，鋼件經滲氮（軟氮化）處理後表面通常呈銀灰（藍黑色）色或暗灰色（藍黑色），不同材質的工件，氮化（軟氮化）後其表面顏色略有區別，鈦及鈦合金件表面應呈金黃色。　　　　　

五、脈狀氮化物　　氮化（特別是離子氮化）易出現脈狀氮化物，即擴散層與表面平行走向呈白色波紋狀的氮化物。其形成機理尚無定論，一般認為與合金元素在晶界偏聚及氮原子的擴散有關。因此，控制合金元素偏聚的措施均有利於減輕脈狀氮化物的形成。工藝參數方面，滲氮溫度越高，保溫時間越長,越易促進脈狀組織的形成，如工件的稜角處，因滲氮溫度相對較高，脈狀組織比其它部位嚴重得多。

  

離子滲氮與氣體滲氮相比較

離子滲氮以鐘罩式爐殼為陽極，欲滲零件為陰極，置於真空度為130～1300Pa的含氮氣氛中，在電場作用下兩極問激發輝光放電，並將氣體電離產生氮離子，由電場加速向陰極遷移、轟擊，使之加熱到480～560℃滲氮溫度，將吸附的氮滲入工件。用作滲氮氣氛的有氨、氮或氮與氫的混合氣。

與氣體滲氮相比，離子滲氮具有下述優點：(1)擴散過程的速度提高30％～50％；(2)更好地控制滲層的成分和相組成物，如在10％NH3+90％Ar氣氛中生成表面無氮化物(脆性)層的富氮擴散層；(3)因陰極濺射作用而降低了表面粗糙度；(4)縮短加熱與冷卻時間，縮短處理周期；(5)節約滲氮劑；(6)對環境無汙染。離子滲氮工藝也存在一些缺點：帶有深孔、小孔、盲孔、尖角的零件不能獲得質量良好的滲層；電岡電壓的波動影響處理質量的均一性

離子氮化

各種氮化法的成本分析  以一次性裝爐量在400公斤為例：初步投資別如下

1、 鹽浴氮化爐結構簡單，價格低，操作工藝很容易掌握，氮化成本也低，但氮化質量不高，廢棄物有汙染，通常很少採用。 

2、氣體氮化爐構複雜，價格稍高，操作相比而言稍有難度，但氮化質量好，可以達到很深的滲層與較高的硬度，但需要較長的時間，氨氣的用量也很高。  

3、離子氮化爐生產製造工藝要求很高，所用材料也很講究，電氣控制技術含量很高，對操作人員的整體要求高，但氮化質量最好，滲入速度快，氮化成本低於氣體氮化，是很好的發展趨勢。鹽浴氮化爐投資在貳萬元左右氣體氮化爐在肆萬元左右離子氮化要在玖萬元左右達到同樣的滲層，離子氮化的成本約為氣體氮化的60%（由於鹽浴氮化很難達到氣體氮化與離子氮化的滲層，所以不能比較它們的運行成本）。

來源：網絡

整理：熱家網

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