离子轰击化学热处理是近二、三十年发展起来的一个新兴领域,离子氮化是其中应用最广泛的一种。从离子氮化开始,现已发展到渗碳、碳氮共渗、渗硅、多元共渗,这些均属于表面改性的手段。这些手段在不久的将来,会在机械表面工程上得到更加广泛地应用。

 

   在不锈钢基体中加入Mo、N、Si等合金元素，或加入以上元素的同时提高Cr含量。采用PRE来衡量PRE=%Cr+(3.3x%Mo)+(16x%N)。在不锈钢表面通过渗氮，能够在很大程度上降低不锈钢的点腐蚀的可能性，由于不锈钢内部没有渗氮，不锈钢的基本力学性能不发生改变。不锈钢表面渗氮能够在不降低钢材的综合性能的情况下提高不锈钢的耐腐蚀性能，适合应用在含氯离子高的环境中。目前主要有气体渗氮和离子渗氮两种方法。

 

   离子渗氮与目前工厂使用的气体渗氮相比,具有显著的优点。

 

   (1)渗氮速度快,离子渗氮可以大大缩短渗氮时间,特别是浅层渗氮时更为突出,例如渗氮层深度在0.3～0.5 mm时,离子渗氮的时间仅为普通气体渗氮时间的1/3～1/5。

 

   (2)渗氮层组织易控制,脆性小。

 

   (3)无公害热处理,气体渗氮、盐浴渗氮均有污染问题,采用氨气进行离子渗氮。由于压力很低66.5～1 330 Pa,使用量极少,也不会产生公害及爆炸问题。

 

    (4)节约能源、气源。离子渗氮时,由于采用辉光放电加热工件,电能利用率高,同时离子渗氮速度快,周期短,节约能源。另外,离子氮化是在66.5～798 Pa低气压下进行的,因此,耗气量极少,仅为气体渗氮的百分之一。

 

   (5)变形小。由于离子渗氮可以在更低的温度下进行,真空加热、真空冷却可以控制加热和冷却速度,使之均匀,所以,变形量比气体渗氮要小。离子渗氮具有如此多的优点,已广泛应用在机车制造、交通运输机械、动力机械、轻工机械和医疗器械等方面的中小负荷、精度高,渗氮后很少留磨量或不留磨量。而且对那些耐疲劳、耐磨损的零件,取得了良好的效果。

 

   总之,等离子体热处理技术的研制成功,把表面热处理技术提高到一个崭新的阶段,对提高产品质量,节约原材料、节约能源,降低劳动强度,提高效率,减少环境污染等都有着重要的意义。