离子渗氮工件是靠自身辉光放电加热，同一炉的不同工件，质量不同，表面积不同，受热也不同。所以，工件温度可能不均匀。

　　实际工艺操作时，同一炉工件相差不要太悬殊。要考虑工件的装炉方式，质量大，表面积小的工件受热条件差，温度可能偏低，装炉时，放在阴极盘的内圈或下部，必要时，加适当的辅助阴极。

　　为一可变成分的间隙相化合物，含氮量在5.7-6.1％之间，成分符合Fe4-N。

　　是含氮量变化范围相当宽的化合物，成分在8.25-11.0％之间变化。ε相硬度高，脆性大。

　　气体性质、电极材料及温度一定时，辉光点燃电压与气体压强和阴阳极距离的乘积有关，离子渗氮的点燃电压为400-500V。

　　辉光放电气压一般为数十帕至数千帕，电流密度为数毫安/平方厘米, 电压数百伏，是高电压小电流密度的放电。

　　辉光是原子由激发状态回到基态，或由电离态变成复合态时放出的电磁波。不同气体的电磁波的波长不一样，辉光颜色也就不同。

　　渗氮层包括化合层和扩散层，渗氮层厚度和时间呈抛物线关系。常用金相法和硬度法测量渗氮层厚度。

　　将金相试样磨制，经过试剂﹝化合层用2-4％硝酸酒精溶液，扩散层用5％苦味酸酒精溶液﹞腐蚀后，用金相显微镜放大100-200倍测量，从表面测至与基体有明显界限为止，其长度即为渗氮层厚度。

　　钢中大部分合金元素都能形成氮化物，按氮化物的稳定性﹝稳定性越高，硬度也越高﹞次序排列依次为：Ti、Al、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe。所以，为了在表面得到高的硬度和耐磨性，必须向钢中加入能与氮形成稳定氮化物的合金元素。同时，V、W、Mo、Cr等合金元素还能改善钢的组织，提高心部的强韧性。

　　武汉安德热处理设备有限公司是专门从事离子氮化工艺研究、设备生产的专业公司。对辉光离子氮化炉的设计、生产积累了丰富经验。基本的产品有LD系列离子氮化炉、LDMC系列脉冲离子氮化炉、带辅助加热的离子氮化炉。我公司的用户遍及全国二十余省、市的机械行业，我们的高品质的产品和服务得到用户的好评和信赖。我们的设备能够为用户提升产品质量，创造更大的效益是我们工作的目标。

　　等离子体是由离子、电子及中性粒子所构成的一种电离气体,整体显电中性。等离子体中由于有大量的带电粒子,所以拥有非常良好的导电性。等离子体中的带电粒子在外电场的作用下，向与自己电极性相反的电极做带有方向性的运动，使气体通导电流。等离子体化学反应比热化学反应更容易进行。

　　气体压力影响辉光放电特性，气压高，阴极位降区dk小，辉光层薄；气压低，阴极位降区dk大，辉光层厚。

　　对有孔﹑窄槽的工件，要注意调整气压，改变阴极放电长度d辉，防止空心阴极效应。

　　离子渗氮的电压和电流密度主要根据渗氮温度的高低及气压等，一般在保温阶段电流密度为0.5-5mA/cm2,电压600-700V。

　　辉光从阴极到阳极的分布是不均匀的，从阴极到阳极分为阿斯顿暗区、阴极辉区、阴极暗区、负辉区、法拉第暗区、正柱区、阳极暗区、阳极辉区等几个区域，各区域的辉光亮度和电压位降都不一样。

　　阿斯顿暗区、阴极辉区、阴极暗区三区宽度之和总称为阴极位降区dk, 阴阳极间电压主要降落在阴极位降区之内。阴极位降区dk与电压、气压、气体成分有关。

　　弧光放电一般电压为数十伏，电流密度为数百安/平方厘米，是低电压大电流密度的放电。放电发生在阴极局部。

　　渗氮温度是重要的工艺参数，温度的高低直接影响渗氮速度﹑硬度及渗氮层组织。

　　用100g负荷的维氏硬度计从表面至心部垂直打硬度，打到高于基体硬度30-50Hv处,从表面至此处的距离做为渗氮层厚度。

　　渗氮层的表面硬度用5-10Kg负荷的维氏硬度计测量，渗层厚度≤0.2mm时，负荷不应超过5Kg。化合层的表面硬度用50-200g负荷的显微硬度计测量。

　　在一定渗氮温度范围内，温度越高，氮原子迁移及扩散的能力越强，渗氮速度越快，渗氮层也就越厚。

　　生产上常用的离子渗氮气体主要有氨气﹝NH3﹞﹑N2H2及热分解氨。在离子渗氮气体的基础上加特殊的比例的含碳气体﹝如酒精﹑丙酮的蒸发气﹞，可进行离子NC共渗﹝离子软氮化﹞。

　　﹝2﹞渗氮温度较低，一般在500-600℃，而且，渗氮层的高硬度可以由渗氮直接得到，不需要经过较高温度的加热和淬火。所以，渗氮工艺的变形是最小的，常常作为零件的最后一道工序。

　　离子渗氮是在真空炉体内，通过稀薄气体的辉光放电，形成的由离子、电子和中性粒子所构成的等离子体中进行的，所以，有必要了解有关的知识。

　　真空是相对大气而言。所谓真空，是指在给定的空间内，气体分子密度大大低于周围大气压下的气体分子密度的状态。

　　通常用真空度来衡量气体分子密度大小的程度，真空度常用压强单位来表示，真空度越高，则气体分子密度越小，也就是压强低，反之，真空度越低，则气体分子密度越大，也就是压强高。所以，真空度高和压强低是同义的。

　　为获得等离子体必须使中性粒子电离，离子渗氮的是利用稀薄气体放电而获得等离子体的。

　　在稀薄气体的真空容器内的两个电极施加电源电压到c点时，阴阳极间电流突然增大，阴极部分表面开始产生辉光，阴阳极间电压下降。随后电源电压增大，阴极表面产生的辉光面积增大，但阴阳极间电压不变，至d点，阴极表面完全被辉光覆盖。此后，电流增加，阴阳极间电压随之增加。超过e点，电流剧烈增大，阴阳极间电压突降，辉光熄灭，阴极表面出现弧光放电。c点对应的电压叫做辉光点燃电压。从c点至d点，称为正常辉光区，从d点至e点，称为异常辉光区。离子渗氮工作在异常辉光区，在此区辉光均匀覆盖工件表面，且可通过改变阴阳极间电压及阴极表面电流密度，实现工艺参数调节。

　　碳钢的渗氮效果较差，渗层硬度低。所以，一般都会采用离子NC共渗﹝离子软氮化﹞，提高表面硬度，满足规定的要求不高的表面耐磨零件﹝如汽车摩擦片﹞。

　　典型的渗氮合金结构钢有38CrMoAl﹑42CrMo﹑40Cr﹑35CrMo﹑20CrMnTi﹑20Cr﹑50CrV﹑P20等材料,通过渗氮,得到高的表面硬度﹑耐磨性和抗疲劳性能。广泛地应用于齿轮﹑轴套等机械零件及塑料模具。

　　离子渗氮对于合金铸铁和球墨铸铁也有广泛应用。内燃机曲轴﹑钢套等零件离子渗氮后有良好的效果。

　　离子渗氮能够大幅度提升Cr13型和1Cr18Ni9Ti等不锈钢的硬度和耐磨性。

　　普通热处理设备是利用电热体发热加热工件，炉膛内温度基本一致，测温热电偶的温度也能代表工件温度。离子渗氮工件是靠自身辉光放电加热，而且由于工件带阴极电位，热电偶也不能与工件非间接接触，所以，测温热电偶的温度与工件温度往往不一致。炉内工件越少，热电偶距离工件越远，热电偶的温度与工件温度相差越大。

　　合金结构钢的预先热处理一般为调质处理，渗氮温度必须低于调质回火温度，保证心部强度不会降低。

　　热作模具钢3Cr2W8V﹑H13﹑8407等材料制做的热作模具﹝如压铸模﹑挤压模等﹞经过渗氮后，大幅度的提升耐磨性﹑疲劳强度﹑抗蚀性及减小粘附能力。

　　高速钢及Cr12MoV﹝高淬高回﹞等材料制做的刀具﹑冷作模具及工具，经过渗氮处理，可大幅度的提升使用寿命。

　　四常用钢离子渗氮工艺原始组织离子渗氮结果常用温度范围硬度hb表面硬度hv5深度范围化合20cr正火0调质20055020crmnti正火180650调质20060040crnimo调质22055040cr正火200500调质22050030crmoal正火550调质21080038crmoala调质2409503cr2w8v调质550淬火回火hrc5打印关闭离子渗氮工艺质量检验200918渗氮层厚度渗氮层包括化合层和扩散层渗氮层厚度和时间呈抛物线．带有小孔、窄缝工件的处理

　　带有小孔、窄缝的工件，易产生空心阴极效应，导致局部电流密度过大，温升过高而产生弧光放电，工艺不能进行。最好将小孔、窄缝屏蔽﹝堵或盖﹞，如果不易屏蔽，则必须调整气压，来调整阴极放电长度d辉，避免产生空心阴极效应。

　　离子渗氮工件的变形很小，通常能满足工件的精度要求。对精度要求很高的工件，能采用以下措施，减小变形：

　　阴极位降区dk与气压呈反比﹝p×dk＝常数﹞，它是维持辉光放电必不可少的区域，若阴阳极距离d＜dk，辉光就熄灭。利用此原理，可以对阴极进行间隙保护。

　　阴极位降区dk加上负辉区的长度称为阴极放电长度d辉。两个阴极都产生辉光放电的情况下，当两个阴极距离d1，2＜2 dk时，辉光熄灭；两个阴极距离d1，2＞2d辉时，两个阴极位降区互相独立，互不发生影响，辉光放电正常进行；当两个阴极距离d1，2＜2d辉时，两个负辉区合并，电流密度增加，辉光强度增强，此现状称作空心阴极效应。在离子渗氮工艺操作时，常常通过调整气压p等工艺参数，来调整d辉，控制空心阴极效应产生。

　　离子渗氮渗氮层的形成也是由分解、吸收、扩散三个基本过程组成的。但是，由于辉光放电的作用，其机理有所不同。

　　在真空炉体内，工件接阴极，炉体接阳极，在阴阳极间施加数百伏的直流电压，产生辉光放电，使含氮的稀薄气体﹝如氨气﹞电离，形成等离子体。N、H离子在阴极位降区被加速，轰击阴极表面，使阴极表面活化，并发生一系列反应。首先，离子轰击动能转化为热能，加热工件。其次，离子轰击打出电子，产生二次电子发射，同时，由于阴极溅射作用，工件表面的C、O、Fe等原子被轰击出来，Fe与阴极附近的活性N原子﹝或N离子﹞结合形成FeN沉积在阴极表面，依次分解：FeN→Fe2N→Fe3N→Fe4N，并同时产生活性N原子，由于阴极由表及里的高N浓度差，活性N原子在一定温度下，向心部扩散形成渗氮层。

　　渗氮和其他化学热处理工艺一样，也是由分解、吸收、扩散三个基本过程组成的。