滲氮多用爐速度快的原因是什么

滲氮多功能爐是在離子的轟擊下進(jìn)行的。位降區(qū)離子的平均能量約為幾十個(gè)電子伏特。當(dāng)電壓為800伏時(shí)，氮離子的能量是氣體滲氮氨分解時(shí)獲得的氮原子的3000倍。高能粒子轟擊產(chǎn)生濺射，從表面與鐵原子分離，碳、氧和合金元素也被轟擊恢復(fù)零件表面的氧化物和碳化物。如果有氫，不僅可以防止大氣中殘留氧的氧化，還可以恢復(fù)零件表面的氧化物，從而獲得活性的清潔表面，使氮反應(yīng)相當(dāng)活躍。

氮的遷移主要是通過鐵原子濺射和氮化鐵沉積來實(shí)現(xiàn)的。因此，富氮從一開始就直接接觸到零件表面的α-Fe。如此高速的氮供應(yīng)促使α-Fe很快被氮飽和。幾分鐘后，相應(yīng)的化合物層與氮飽和α-Fe平衡，氮化物層通常需要1~2小時(shí)才能出現(xiàn)在氣體滲氮部件表面。

高能顆粒與金屬表面晶格中的原子彈性碰撞，導(dǎo)致高密度位錯(cuò)。對(duì)純鐵箔電子顯微鏡的觀察表明，位錯(cuò)密度的提高會(huì)增加材料的滲透性，從而加速氮的擴(kuò)散。

在氣體滲氮的早期階段，氮的擴(kuò)散主要沿著晶體邊界進(jìn)行。氮與晶體邊界上的碳化物接觸形成碳氮化合物。這樣，相當(dāng)多的氮被無用地消耗掉，形成的碳氮化合物也強(qiáng)烈阻礙了晶體邊界的擴(kuò)散，減緩了滲氮層的內(nèi)部速度，主要沿著位錯(cuò)狗擴(kuò)散。此外，碳從表面濺出，使晶體邊界處于脫碳狀態(tài)，顯著阻礙了奧氏晶體邊界碳氮化合物的形成。這樣，氮原子也可以順利地沿著無碳氮化合物的晶體邊界擴(kuò)散，因此擴(kuò)散速度顯著加快。

當(dāng)滲氮溫度與保溫時(shí)間相同時(shí)，滲氮層比氣體深，特別是當(dāng)滲透層小于0.2mm時(shí)，滲氮可以更有效地縮短滲氮時(shí)間。以38crmoala鋼為例。如果滲透層深度為0.5mm，則需要20~30小時(shí)，氣體需要40~50小時(shí)。當(dāng)滲氮層較淺時(shí)，0.2mm的滲氮層只需2~4小時(shí)，氣體需要10小時(shí)。