渗氮多用炉速度快的原因是什么

渗氮多用炉速度快的原因是什么

渗氮多功能炉是在离子的轰击下进行的。位降区离子的平均能量约为几十个电子伏特。当电压为800伏时，氮离子的能量是气体渗氮氨分解时获得的氮原子的3000倍。高能粒子轰击产生溅射，从表面与铁原子分离，碳、氧和合金元素也被轰击恢复零件表面的氧化物和碳化物。如果有氢，不仅可以防止大气中残留氧的氧化，还可以恢复零件表面的氧化物，从而获得活性的清洁表面，使氮反应相当活跃。

氮的迁移主要是通过铁原子溅射和氮化铁沉积来实现的。因此，富氮从一开始就直接接触到零件表面的α-Fe。如此高速的氮供应促使α-Fe很快被氮饱和。几分钟后，相应的化合物层与氮饱和α-Fe平衡，氮化物层通常需要1~2小时才能出现在气体渗氮部件表面。

高能颗粒与金属表面晶格中的原子弹性碰撞，导致高密度位错。对纯铁箔电子显微镜的观察表明，位错密度的提高会增加材料的渗透性，从而加速氮的扩散。

在气体渗氮的早期阶段，氮的扩散主要沿着晶体边界进行。氮与晶体边界上的碳化物接触形成碳氮化合物。这样，相当多的氮被无用地消耗掉，形成的碳氮化合物也强烈阻碍了晶体边界的扩散，减缓了渗氮层的内部速度，主要沿着位错狗扩散。此外，碳从表面溅出，使晶体边界处于脱碳状态，显著阻碍了奥氏晶体边界碳氮化合物的形成。这样，氮原子也可以顺利地沿着无碳氮化合物的晶体边界扩散，因此扩散速度显著加快。

当渗氮温度与保温时间相同时，渗氮层比气体深，特别是当渗透层小于0.2mm时，渗氮可以更有效地缩短渗氮时间。以38crmoala钢为例。如果渗透层深度为0.5mm，则需要20~30小时，气体需要40~50小时。当渗氮层较浅时，0.2mm的渗氮层只需2~4小时，气体需要10小时。