湖北离子渗氮炉业有限公司 原湖北丰热科技有限公司

渗氮又称氮化，是指（在一定温度下当炉内气氛达到一定要求的情况下）将氮原子渗入到金属工件表层，使其表面形成一种能够提高零件表面硬度和表面耐磨性的一种化学热处理工艺。氮化可以分为：气体氮化、液体氮化和离子氮化。本文主要介绍一种新型气体氮化工艺——零流量气体渗氮。

根据不同工艺载体，气体氮化可以分为：传统气体渗氮（....NH3），可控气体渗氮（NH3+DissNH3或NH3+N2）和零流量技术渗氮（....NH3）。

1.传统气体渗氮工艺

传统气体渗氮工艺由德国AFRY在1923年所发表，将工件置于炉内，在500～550℃时将氨气通入到炉内，保持20～100h，使氨气分解为原子状态的（N）和（H），是（N）和金属发生化学反应实现渗氮处理，从而获得工件表面的高硬度，良好的抗疲劳性能，提高耐腐蚀性。通常渗氮层的厚度为0.02～0.2mm，表面硬度能够达到1000～1200HV。NH3分解率取决于流量的大小与温度的高低而有所改变，流量愈大则分解度愈低，流量愈小则分解率愈高，温度愈高分解率愈高，温度愈低分解率亦愈低，NH3气在570℃时热分解如下：

NH3→〔N〕Fe+2/3H2

分解出来的N，随而扩散进入钢的表面。这种传统的气体渗氮工艺对于渗氮层深度的控制十分有限，而且由于通入的是....氨气，生成的渗氮层由e+g¢+a相叠加而成（见图1）。通过多年的工业实践，通常氮化表层的e+g¢相（通常极其厚且脆）在热处理完成之后要被打磨掉，增加了额外的生产成本。

2.可控气体渗氮工艺

可控气体渗氮是在50～60年前推出，与传统的通入....氨气的工艺相比呈现出很多的优势。可控气体渗氮工艺采用氨气+裂解氨或氨气+N2，气体通过适当的比例组成和调节通入反应室，可以得到所期望的渗氮层，这里包括e+g¢+a相，g¢+a相或a相，并且在一定区域可以得到希望的渗氮层厚度；渗氮层的组成由温度T和氮势Kn两个参数控制。图2是两种工艺气体的工艺图。由于渗氮层可以控制，可以避免渗氮层的缺陷产生。从而省略热处理后e+g¢+a相渗氮层进行打磨的工序，降低生产成本。然而，这种采用两种成分气体的渗氮工艺和传统工艺一样对气体的消耗量也是相当大的。

此外，这种工艺还存在其他的弊端。由于氨气NH3+氮气N2的渗氮工艺存在氮化不平衡特性，使它比氨气+裂解氨的渗氮工艺在渗氮层生成控制精度要差一些。但是，使用氨气+裂解氨需要安装氨气裂解器，也会增加额外成本。