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氣體氮化的過程和原理是什麽

時間2019-08-27  來源青島豐東熱處理  作者青島豐東熱處理 點擊
    氣體氮化一般使用無水氨氣(或氨+氫♤或氨+氮)作為供氮介質整個氮化過程可分三個階段
    (1)氨的分解
    氨是一種很不穩定的氣體♤在一定條件下易於分解它的分解率隨溫度的升高而增加♤在400~600℃溫度範圍內♤它的自然分解率可趨向全部分解♤其分解反應如下
    2NH3=2[N]+6[H]
    氨氣中分解出的活性氮原子是新生態的氮原子♤具有很大的化學活性♤部分被工件表麵吸收♤然後從表麵向內部擴散♤剩餘的[N]很快結合成分子態的N2與H2等一起從廢氣中排出♤所以氨分解式實際上是
    2NH3=2[N]+6H=3H2+N2
    為了使氮化作用繼續不斷地進行下去♤必須連續地輸入氨氣♤不斷地產生活性氮原子
    (2)鋼件表麵吸收氮原子
    活性氮原子被鋼件表麵吸收後♤溶入鐵素體中形成含氮量較高的鐵素體♤過飽和後又形成氮化物
    (3)擴散
    鋼件表麵吸收氮原子以後♤在表麵和裏層存在著氮濃度梯度♤促使氮原子從表麵向裏擴散♤形成一定厚度的氮化層
    在氮化溫度下♤吸附層中的活性氮原子向金屬晶格內部移動♤留下的空隙又迅速地被吸附層的氮原子所填滿♤因而始終保持金屬表麵上有活性氮原子連續滲入因此♤擴散過程如下
    ①向爐內不斷輸入含氮的氣體
    氨分子向金屬表麵遷移
    氨分子被金屬表麵吸附
    氨分子在相界麵上不斷分解♤形成氮原子和氫原子
    吸收剩餘的活性原子複合成分子♤不斷從爐內排出
    表麵吸附的氮原子溶解於γ-Fe、α-Fe中
    ②氮原子由金屬表麵向內部擴散♤並產生一定的濃度梯度
    ③當氮超過在α-Fe中的溶解度後♤表層開始形成氮化物
    ④氮化物沿金屬表麵的垂直方向和平行方向長大
    ⑤表麵依次形成γ相和ε相
    ⑥氮化層不斷增厚
    ⑦氮從氮化物層向金屬內部擴散
    影響以上基本過得的因素很多♤如溫度、時間、壓力、介質成分(或氮勢)以及零件鋼材成分和組織等氣體氮化工藝就是要合理地控製這些影響因素♤獲得滿意的氮化層

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