模具離子氮化熱處理方法

離子氮化是輝光離子氮化的簡(jiǎn)稱。青島熱處理指材料在固態(tài)下，通過(guò)加熱、保溫和冷卻的手段，以獲得預(yù)期組織和性能的一種金屬熱加工工藝。在從石器時(shí)代進(jìn)展到銅器時(shí)代和鐵器時(shí)代的過(guò)程中，熱處理的作用逐漸為人們所認(rèn)識(shí)。該方法是將待處理的模具零件置于真空容器中，在一定壓力(66.6 ~ 1330Pa)下充入含氮?dú)怏w(如氮?dú)饣虻獨(dú)浠旌蠚怏w) ，處理后的模具為陰極，真空容器的蓋壁為陽(yáng)極，在陰極和陽(yáng)極之間施加400 ~ 800V 的直流電壓，在陰極和陽(yáng)極之間產(chǎn)生輝光放電，容器中的氣體被電離，在空間中產(chǎn)生大量電子和離子。在電場(chǎng)的作用下，正離子沖向陰極，以極高的速度轟擊模具表面，加熱模具。高能正離子沖入模具表面，獲得電子，形成氮原子被模具表面吸收，向內(nèi)擴(kuò)散形成氮化層。

離子滲氮是利用了輝光放電這一物理現(xiàn)象，并以此作為熱源加熱工件，由此特點(diǎn)使它具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)加速了滲氮過(guò)程，僅相當(dāng)于一個(gè)氣體滲氮周期的1/2~1/3。

2)離子滲氮的溫度可比氣體滲氮低，可在350~500℃下進(jìn)行，工件變形比氣體滲氮小，所以，特別適應(yīng)于處理精密、復(fù)雜零件。

3)與氣體滲氮相比，由于氣體稀薄、工藝可控，滲氮層的韌性和疲勞強(qiáng)度明顯提高。

4)離子滲氮中發(fā)生離子轟擊而產(chǎn)生的陰極濺射現(xiàn)象，可以清除表面的鈍化膜，不銹鋼和耐熱鋼表面不經(jīng)處理可直接滲氮。

5)對(duì)材料的適應(yīng)性強(qiáng)，適用于企業(yè)各種不同鋼種、鑄鐵和非鐵金屬。

6)局部防滲簡(jiǎn)單易行，只要采取機(jī)械屏蔽即可。

7)經(jīng)濟(jì)性好，熱利用率高，節(jié)電節(jié)氨。

離子滲氮存在的問(wèn)題：

1)工件進(jìn)行溫度的均勻性與測(cè)溫的準(zhǔn)確性以及尚待進(jìn)一步提高。

2)深層滲氮(>0.5mm)的生產(chǎn)發(fā)展周期與氣體滲氮接近。

工作以及表面滲氮后能顯著地提高我國(guó)模具的力學(xué)系統(tǒng)性能。氮雖然是這樣一種可以作為一個(gè)保護(hù)性氣體的惰性氣體，但氮離子化后具有影響很大的活性，能夠通過(guò)參與細(xì)胞表面信息處理，形成高硬度和抗腐蝕的氮化物，如TiN、Ti2N、Cr2N、VN等。但在離子氮化前必須不斷進(jìn)行有效去除加工應(yīng)力的退火或回火處理，且不同的材料氮化效果也不同，對(duì)于我們必須氮化、不能氮化或兩者之間均可的部位要明確規(guī)定尺寸計(jì)算精度設(shè)計(jì)要求。

目前，離子滲氮已廣泛應(yīng)用于熱鍛模具、冷擠壓模具、壓鑄模具、塑料模具等。