輝光離子氮化工藝始于20世紀(jì)60年代末期，當(dāng)時(shí)的西德和瑞士首先將此工藝用在槍炮內(nèi)膛的氮化上，可提高壽命達(dá)三倍，后來美國及日本相繼將輝光離子加熱原理用于氮化、燒結(jié)、釬焊等方面。我國于20世紀(jì)60年代末開始研究，用此技術(shù)來改善零件表面性能。
離子氮化與一般氣體氮化相比，具有如下特點(diǎn):
①離子氮化時(shí)間能縮短到氣體氮化的1/4一1/2。以38CrMoAIA鋼為例，一般要達(dá)到0.53mm--0.7mm，氮化層硬度HRN15≥92時(shí)，氣體氮化持續(xù)時(shí)間需70h左右;而離子氮化只需15h-20h。又如4Cr14Ni14W2Mo鋼，要達(dá)到0.09mm-0.12mm, HRN15≥80時(shí)，氣體氮化時(shí)間需47h，而離子氮化只需15h-20h。
②零件的氮化表面形成單相結(jié)合層，而其脆性均為一級，所以零件在使用及磨削加工時(shí)，不會脆裂。因此，無需對已氮化表面為除脆性層而進(jìn)行磨削加工，縮短加工周期。
③離子氮化時(shí)，只對要求氮化的表面進(jìn)行離子轟擊，故只有氮化表面加溫到氮化溫度，非氮化表面溫度較低，加之在氮化過程中，加溫、保溫、冷卻所用的時(shí)間短，因而有利于減少零件的變形。對于一些幾何形狀復(fù)雜、尺寸精度要求高的氮化零件，采用離子氮化更為優(yōu)越。基于同一原因，使離子氮化設(shè)備功率小，且氮化時(shí)間短，故總的電能消耗只有一般氣體氮化的1/5-1/20
④氣體氮化時(shí)，加熱爐內(nèi)氮?dú)鈮毫σ欢ㄒ笥?05Pa;而離子氮化時(shí)，真空室內(nèi)氮?dú)鈮毫χ灰?60Pa-1300Pa，所耗氛氣僅為氣體氮化的1/5-1/20。
⑤離子氮化的加熱及冷卻時(shí)間約為一般氣體氮化的1/10。
⑥有些局部氮化零件，如曲軸后半部、連軸套、支撐圈、排氣門等，可以省去鍍錫、鍍鎳工序。
⑦可省去氮化前零件表面的繁雜清理工序。由于氮離子轟擊零件表面，它能還原高合金鋼表面的氧化膜，不需要在氮化前對氮化表面進(jìn)行噴砂、化學(xué)腐蝕，或在爐內(nèi)撒放氯化銨。
⑧改善了勞動條件，基本上沒有氨氣臭味。
離子氮化雖然有上述優(yōu)點(diǎn)，但也有其不足之處，如:
①離子氮化所使用的設(shè)備，較一般氣體氮化的設(shè)備復(fù)雜些，操作不當(dāng)時(shí)易損壞。
②離子氮化時(shí)，每一種氮化零件均要配置專用夾具，裝爐量少。
③對操作人員要求具備真空、高電壓、輝光原理等方面的專業(yè)知識。
根據(jù)離子氮化特點(diǎn)，可應(yīng)用于各類齒輪、槍炮管、活塞銷、氣門、曲軸、襯套、氣缸等氮化上。
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