渗氮又称氮化，是指（在必定温度下当炉内气氛到达必定要求的情况下）将氮原子进入到金属工件表层，使其外表构成一种能够进步零件外表硬度和外表耐磨性的一种化学热处理工艺。氮化能够分为：气体氮化、液体氮化和离子氮化。本文首要介绍一种新式气体氮化工艺——零流量气体渗氮。

　　依据不同工艺载体，气体氮化能够分为：传统气体渗氮（100%NH 3 ），可控气体渗氮（NH 3 +DissNH 3 或NH 3 +N 2 ）和零流量技能渗氮（100%NH 3 ）。

　　传统气体渗氮工艺由德国AFRY在1923年所宣布，将工件置于炉内，在500～550℃时将氨气通入到炉内，坚持20～100h，使氨气分化为原子状况的（N）和（H），是（N）和金属发生化学反响完结渗氮处理，然后取得工件外表的高硬度，杰出的抗疲劳功能，进步耐腐蚀性。一般渗氮层的厚度为0.02～0.2mm，外表硬度能够到达1000～1200HV。NH3分化率取决于流量的巨细与温度的凹凸而有所改动，流量愈大则分化度愈低，流量愈小则分化率愈高，温度愈高分化率愈高，温度愈低分化率亦愈低，NH3气在570℃时热分化如下：

　　分化出来的N，随而分散进入钢的外表。这种传统的气体渗氮工艺关于渗氮层深度的操控非常有限，并且由于通入的是100%氨气，生成的渗氮层由e+g¢+a相叠加而成（见图1）。经过多年的工业实践，一般氮化表层的e+g¢相（一般极端厚且脆）在热处理完结之后要被打磨掉，添加了额定的生产本钱。

　　可控气体渗氮是在50～60年前推出，与传统的通入100%氨气的工艺比较呈现出许多的优势。可控气体渗氮工艺选用氨气+裂解氨或氨气+N 2 ，气体经过恰当的份额组成和调理通入反响室，能够得到所期望的渗氮层，这儿包含e+g¢+a相，g¢+a相或a相，并且在必定区域能够得到期望的渗氮层厚度；渗氮层的组成由温度T和氮势Kn两个参数操控。图2是两种工艺气体的工艺图。由于渗氮层能够操控，能够防止渗氮层的缺点发生。然后省掉热处理后e+g¢+a相渗氮层进行打磨的工序，下降生产本钱。可是，这种选用两种成分气体的渗氮工艺和传统工艺相同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坏处。由于氨气NH 3 +氮气N 2 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操控精度要差一些。可是，运用氨气+裂解氨需求装置氨气裂解器，也会添加额定本钱。

　　零流量渗氮工艺是经过多年实践创始的一个新技能，所谓的零流量是指在可控渗氮进程中只运用氨气一种工艺气体。与氨气+裂解氨或氨气+氮气的工艺比较，零流量更为简略。经过调理进入氮化室氨气的流量来操控氮化进程中的氮势Kn,零流量工艺共同先进性就在于氮化进程中在某一时间进入氮化室的氨气流量为零，这一点扩展了氮化室中气氛成分的分化规模，也便是添加了氮势Kn。

　　零流量简略操控原理便是经过气体分析仪设定的方针来操控氨气注入阀周期性的开关来保持氮化室内需求的气体成分，也便是氮势Kn的设定值。

　　零流量这个概念是根据实践和理论而得出的，经过在实验室运用石英管氮化实验设备和在工厂运用带有金属壳体氮化室，并配有循环风机的真空氮化炉中进行实验。在两种氮化环境平分别运用氨气（零流量），氨气+裂解氨和氨气+氮气三种工艺气体对样件进行氮化处理。

　　经过在这两种实验设备中进行实验得出的数据标明渗氮层的成长速度只取决于渗氮室中的气体成分或氮势Kn，它即与注入氮化室中的工艺气体（氨气、氨气+裂解氨或氨气+氮气）无关，也和氮化环境无关。这个实验也证明在真空氮化炉中进行零流量渗氮进程中，周期性的堵截氨气的注入，对渗氮层的成长不会发生影响。

　　图3是零流量渗氮工艺的工艺图，从这张图中能够反映出温度、氨气流量和氮势Kn的联系。工艺进程中有两个阶段：

　　第一阶段，将必定量的氨气通入到真空氮化炉，使氮化室内的气氛组成到达设定的一个值，然后氮势也会敏捷升高。

　　第二阶段，从图中能够看到氮化进程中氨气的流量周期性变为零，这是由于氮化室内的气氛组成到达设定值后，氨气操控阀就周期性主动封闭。在这个阶段，氨气的注入量敏捷下降然后导致氮势Kn减小，这是咱们所期望的。由于氮势值Kn一般选用分段操控，初期用高氮势，添加外表含氮量，中后期下降氮势，使外表高氮向心部分散，削减外表高氮白层的厚度，防止构成网状氮化物。

　　从这张图中也能看出，比较于其他可控气氛渗氮工艺，零流量工艺更为简略，只需在设备上装置一个氨气注入操控阀和气体检测仪器，经过检测仪器来检测渗氮室内的氢分压来操控氨气注入的流量，然后完结对氮势Kn的操控和渗氮零件外表的氮化质量，得到所期望的金相。

　　西科沃克公司在真空渗氮炉平分别实验了零流量、氨气+裂解氨，在530℃时得出了氮势Kn和气体消耗量的联系图（见图4）。可见在取得同一氮势时，零流量工艺关于氨气的消耗量比氨气+裂解氨要少许多，然后节省本钱。

　　图5是西科沃克公司在真空氮化炉中对活塞环进行零流量渗氮处理的检测成果。渗氮层的深度既满意了客户的需求，并且硬度高于要求目标。

　　零流量工艺渗氮技能和可控气氛渗氮技能（NH 3 +NH 3 diss.或许NH 3 +N 2 双组分气氛）比较能得到相同质量的氮化层，工艺进程中经过调理通入氮化室的氨气流量来完结气氛组分，并能够经过脉冲方法阶段性封闭流量来到达和NH 3 +NH 3 diss.气氛相同的操控精度，并且零流量氮化工艺与可控气氛渗氮技能比较显现了其耗气量低，且配备简化，操控系统本钱更低的长处。在渗氮层生成操控方面，比可控气氛渗氮更为简单。

　　赵小强、刘香国，西科沃克瑞泰克热处理设备制作（天津）有限公司。回来搜狐，检查更多