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目前工业生产中使用的氮化方法有三种,即液体氮化、气体氮化和离子氮化,三种氮化方法之间具有互补性。% t3 ?, g4 {! W. S8 ^( W
随着人们环保意识的加强,一系列环保法律法规相继出台,液体氮化和气体氮化因污染问题已不为都市工业所接受,相继从都市工业中退出。如上海市除真空热处理、感应热处理和离子渗氮工艺可继续留在市内从事生产外,其他热处理工艺生产都已搬出市区,另求生存之道。
/ z! _+ ^/ {( c0 w, ?& J- r 除上述突出弊端外,液体氮化因受设备容量限制,对大型零件的氮化也显得无能为力,而且零件经液体氮化后,表面疏松较严重,更限制了其应用范围。但客观地将,液体氮化对某些材质的小工件氮化仍具有其独到之处。( J% U# i7 B; c: Z$ {
气体氮化因工艺周期长(如氮化层深度要求为0.6mm时,其保温时间可长达90小时)、氨气消耗量大、能源消耗多、生产成本高,废气、废水难以处理,其应用范围也正在逐步缩小。
/ E' g8 V. B, P! { 与上述两种氮化方法相比,离子氮化法具有以下一些优点:
0 `- x& P2 y7 H& D. M& N1 i ①由于离子氮化法不是依靠化学反应作用,而是利用离子化了的含氮气体进行氮化处理,所以工作环境十分清洁而无需防止公害的特别设备。
! P* K+ b: G# Q. X! T4 B5 } ②由于离子氮化法利用了离子化了的气体的溅射作用,因而与以往的氮化处理相比可显著的缩短处理时间(离子渗氮的时间仅为普通气体渗氮时间的1/3—1/5)。
- Z* ~9 H% v2 L( m ③由于离子氮化法利用辉光放电直接进行加热,也无需特别的加热和保温设备,且可以获得均匀的温度分布,与间接加热方式相比加热效率可提高2倍以上,达到节能效果(能源消耗仅为气体渗氮的40—70%)。
+ k+ D$ m% W3 D! F7 `4 Y ④由于离子氮化是在真空中进行,因而可获得无氧化的加工表面也不损害被处理工件的表面光洁度。而且由于是在低温下进行处理,被处理工件的变形量极小,处理后无需再行加工,极适合于成品的处理。7 d7 u1 t8 N' w1 v& N, A
⑤通过调节N、H和其他组份等气体的比例,可自由地调节化合物层的相组成,从而获得预期的机械性能。
. U6 P6 B& g) K4 ?! C/ X0 Q ⑥离子氮化从380℃起即可进行氮化处理,此外,对钛等特殊材料也可在850℃的高温下进行氮化处理,因而适应范围十分广泛。
' m- `/ Q I! A: D1 ?7 U ⑦由于离子氮化是在低气压下以离子注入的方式进行,因而耗气量极少(仅为气体渗氮的百分之几),可大大降低处理成本。
9 ?1 W$ Y" ^- `% d( e* |0 Z 正式基于以上诸多优势,离子氮化正逐步取代气体氮化和液体氮化,成为二十一世纪中国热协大力推广的“绿色”氮化方法. b6 j. K" `) U4 e* }* f/ r$ A( h
气体氮化、液体氮化和离子氮化的比较
4 X. j; S/ z$ b# l& ~ 比较内容 气体氮化 液体氮化 离子氮化% u6 ]; \# o! i8 D& v A# [1 T, v
1、对环境的污染较 重 重 无! n' H. Z' w$ N3 ]
2、是否需添置环保设施 需要 需要 不需要
; C! L7 K& x9 p3 @6 b 3、可否为都市工业接受 不能 不能 能' y/ X3 T. V, Q) r1 [) g/ Q% t% r( ~. N7 t
4、生产周期 长 短 短" i% O3 w$ f7 f% I8 |
5、氨气消耗量 大 ——— 极少
$ a9 O# m9 K& A! o+ l 6、能耗 大 小 小
" T- }- f9 s9 V W# ]3 W 7、生产成本 高 较高 低
- R# A2 H( T% \1 L4 W+ p- A 8、设备投资 较低 较低 较高0 Y$ y6 E+ Z& V9 {5 x O( \1 ]
9、设备复杂性 简单 简单 较复杂8 N: {1 l. c1 r9 ?
10、工艺重现性 好 好 好0 h* o# T8 _' J8 S9 M5 g
11、氮化层组织可否控制 不能 不能 能
7 h+ J! s0 l( |2 S9 `7 H2 ^ 12、强化效果 良 良 优良
- U6 B! n9 h% f! B) T, j 13、能氮化的材料 较多 较多 多( m( Z7 a1 {* `
14、对不锈钢的氮化效果 很难操作 较好 容易操作、效果好
0 o: @, I7 ?. r9 Z 15、工件的变形 较大 较大 小
) }8 V% `$ w& }) S6 y! G 16、非氮化面的防护 繁琐 繁琐 容易
0 P6 ?2 H7 T/ t% W* r 17、要求工件清洗干净程度 较高 较高 高
: L0 v( V5 e5 v7 s1 E' a; F1 x 18、对操作者的要求 较高 较高 较高0 C4 ~# v* W2 \% J3 i) S) q
19、现场操作环境 较差 差 好
6 z, I3 M8 V) q+ Y$ A+ ? 20、操作者的劳动强度 较大 较大 较小 |
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