[服务项目]主题： 炉压对气体渗氮的作用-氮化处理 ... 发布者： 王先生
06/17/2016
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炉压对气体渗氮的作用-氮化处理
气体渗氮 一般以提高金属的耐磨性为主要目的，因此需要获得高的表面硬度。它适用于38CrMnAc等渗氮钢。氮化处理渗氮后工件表面硬度可达HV850～1200。渗氮温度低，工件畸变小，可用于精度要求高、又有耐磨要求的零件，如镗床镗杆和主轴、磨床主轴、气缸套筒等。但由于渗氮层较薄，不适于承受重载的耐磨零件。
气体渗氮可采用一般渗氮法（即等温渗氮）或多段（二段、三段）渗氮法。前者是在整个渗氮过程中渗氮温度和氨气分解率保持不变。温度一般在480～520℃之间，氨气分解率为15～30％，保温时间近80小时。这种工艺适用于渗层浅、畸变要求严、硬度要求高的零件，但处理时间过长。多段渗氮是在整个渗氮过程中按不同阶段分别采用不同温度、不同氨分解率、不同时间进行渗氮和扩散。
炉压对气体渗氮的作用有以下几方面——等离子渗氮企业来为大家娓娓道来：
1)提高炉内气压可以增加零件表面的吸附量
在显微镜下观察金属表面是凹凸不平的。从化学观点看，这些尖角、凸出边缘上的原子或离子，他们的化合价大部分没有达到饱和，化学性质至活泼，容易和外界的分子结合，这些部位称为活性中心。金属表面依靠未饱和化合价吸附气体分子称为化学吸附。此外，依靠引力(范德华力)吸附气体分子，称为物理吸附。不论那种吸附，根据物理化学原理，金属表面所吸附的气体量，由温度和压力决定。当温度恒定时，决定于气体压力。
弗伦德里希(Freundlich)根据大量的试验，建立了吸附等温方程式：
（1）式中：为单位质量吸附的气体量；为经验常数；n为吸附平衡时气体的压力。
公式表明气体压力增大，表面吸附量增加。此外，炉压增大，意味着炉内氨气密度增大(可由气体方程式推导出)。气体密度增大，可为表面吸附提供更多的机率。
2)提高炉压，增加气体分子的动能
气体压强是分子碰撞力的宏观表现。由公式p= 可知，压力p与分子动能成正比关系。当炉压提高时，氨气分子的动能大大提高，对于克服金属表面的各种障碍和阻力大有帮助，增加表面吸附量，促进界面反应。
3)提高炉压可以提高界面反应速率
渗氮过程可看作是催化反应。假如反应机理是氨分子与金属表面相碰撞，则反应速率υ与压力ρ的关系为：
(2)式中：N=6.023×1023；P为气体压力；R为气体常数；T为热力学温度;.M为分子量;E为反应激活能。由式(2)可知增高炉压，可以提高界面反应速率和表层的氮化物量，为扩散创造条件。
4)增高炉压可以提高渗氮气氛的活度
(3)式中的Fe[N]为氮在铁中的固溶体。炉气中NN3、H2 与固溶体中氮的活度αN之间存在着一定的关系：
(4)式中K为系数。氨气的分解是可逆反应，当压力增大时，NH3分解减少，NH3的分压 增高，所以αN也提高，使模具渗氮活度增大。提高炉压，氨分解率下降，可以节约氨气达20%～30%。
5)提高炉压可以提高狭缝、深孔、盲孔、小孔等的渗氮能力
这些部位由于通气截面小，气体流动受阻造成气体流速、流量减小，靠近管壁附近的气体几乎不流动，形成“粘滞流”管道中粘滞流的流量qν与气体的密度和压力梯度成正比: 。当压力提高时，气体密度提高，压力梯度也大幅度提高，从而促进这些部位氨气的流量增加，提高渗氮能力。实践证明提高压力后，这些部位渗层优良。
以上理论，在生产实践中得以验证是正确的。
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最后更新: 2016-06-17 13:50:53
