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气体氮化的过程和原理是什么

时间2019-08-27  来源青岛丰东热处理  作者青岛丰东热处理 点击
    气体氮化一般使用无水氨气(或氨+氢♤或氨+氮)作为供氮介质⊙整个氮化过程可分三个阶段⊙
    (1)氨的分解
    氨是一种很不稳定的气体♤在一定条件下易于分解⊙它的分解率随温度的升高而增加♤在400~600℃温度范围内♤它的自然分解率可趋向全部分解♤其分解反应如下
    2NH3=2[N]+6[H]
    氨气中分解出的活性氮原子是新生态的氮原子♤具有很大的化学活性♤部分被工件表面吸收♤然后从表面向内部扩散♤剩余的[N]很快结合成分子态的N2与H2等一起从废气中排出♤所以氨分解式实际上是
    2NH3=2[N]+6H=3H2+N2
    为了使氮化作用继续不断地进行下去♤必须连续地输入氨气♤不断地产生活性氮原子⊙
    (2)钢件表面吸收氮原子
    活性氮原子被钢件表面吸收后♤溶入铁素体中形成含氮量较高的铁素体♤过饱和后又形成氮化物⊙
    (3)扩散
    钢件表面吸收氮原子以后♤在表面和里层存在着氮浓度梯度♤促使氮原子从表面向里扩散♤形成一定厚度的氮化层⊙
    在氮化温度下♤吸附层中的活性氮原子向金属晶格内部移动♤留下的空隙又迅速地被吸附层的氮原子所填满♤因而始终保持金属表面上有活性氮原子连续渗入⊙因此♤扩散过程如下⊙
    ①向炉内不断输入含氮的气体
    氨分子向金属表面迁移㊣
    氨分子被金属表面吸附㊣
    氨分子在相界面上不断分解♤形成氮原子和氢原子㊣
    吸收剩余的活性原子复合成分子♤不断从炉内排出㊣
    表面吸附的氮原子溶解于γ-Fe、α-Fe中⊙
    ②氮原子由金属表面向内部扩散♤并产生一定的浓度梯度⊙
    ③当氮超过在α-Fe中的溶解度后♤表层开始形成氮化物⊙
    ④氮化物沿金属表面的垂直方向和平行方向长大⊙
    ⑤表面依次形成γ相和ε相⊙
    ⑥氮化层不断增厚⊙
    ⑦氮从氮化物层向金属内部扩散⊙
    影响以上基本过得的因素很多♤如温度、时间、压力、介质成分(或氮势)以及零件钢材成分和组织等⊙气体氮化工艺就是要合理地控制这些影响因素♤获得满意的氮化层⊙

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