我公司生產(chǎn)的離子滲氮爐針對常用的工模具材料，在不同的電流類型、氣體氣氛、滲氮溫度、加氨工藝下進行離子滲氮處理，并對試件進行金相分析和硬度測量。試驗表明，帶窄縫工模具，用IGBT逆變型脈沖電源的離子滲氮工藝較為合理;加氨工藝有利于減小表面。層和增加滲氮層的硬度和厚度。 關鍵詞 離子滲氮 工模具 硬度 金相分析 輝光電壓 　　離子滲氮或多元共滲是近來發(fā)展起來的化學熱處理方式之一，這種工藝具有滲氮速度快、滲層質(zhì)量好、變形小、無污染、節(jié)能、節(jié)氣等特點，能顯著提高零部件的硬度、耐磨性和抗咬合力，提高疲勞強度，從而提高工模具的質(zhì)量和使用壽命。 影響離子滲氮質(zhì)量的因素很多，文獻研究表明主要有電流類型、電流密度、輝光電壓、氣體氣氛、氣體壓力、氮化溫度和保溫時間等。本文主要研究的內(nèi)容是用不同的脈沖電源(電參數(shù))，在不同氣體成分和壓力(氣氛參數(shù))下，對常用于制作工模具的材料進行3種不同電源的普通離子滲氮和加ma,滲氮工藝的實驗，并對其金相組織、表面硬度和滲氮層厚度進行測量。 試件和試驗條件 　　為了對帶窄縫工模具的滲氮工藝質(zhì)量進行研究，特意地如圖1所示的試件，并分別用45鋼、35CrMoA鋼制作了各1組試件。 　　離子滲氮工藝試驗是在杭州等離子裝備工程有限公司生產(chǎn)的設備上進行的。 對于普通離子滲氮工藝，電源分別用直流電源、BTO斬波脈沖電源和IGBT逆變型脈沖電源，分別進行試驗;電流密度為，氣體成分為，其中N/H=4，保溫時間為8h，處理溫度均選用5200C，壓升率控制在8Pa/h以下，氣體壓力分別為500Pa, 650Pa, 800Pa，輝光電壓分別為500V、650V、800V。 對于加氬滲氮工藝采用直流電源，氣體成分為，保溫時間為5h，處理溫度為500°，氣壓為200Pa，電流密度為，輝光電壓為750V。 試驗結果和分析 　　滲氮處理后將試件切開，進行金相分析、硬度測試和滲氮層厚度測量。圖2分別為45鋼材料在用IGBT逆變型脈沖電源進行離子滲氮下的金相組織，圖2a是槽頂。(見圖1)處的金相組織，圖2b為槽上部b處的金相組織，圖2c為槽下部。處的金相組織。圖3~圖5為分別用直流電源,BTO斬波脈沖和IGBT逆變型脈沖電源進行滲氮后，對于不同的材料在a、b、c各點的硬度比較;圖6為直流電源、不同的處理工藝下二種材料的滲氮層硬度梯度比較。 1.從圖2的金相組織照片可見，頂部a點處的化合物層厚度較厚，約有15μm;而槽的下部c點處的化合物層厚度較薄，約為a點處的一半(7-8μm);上部b處的化合物則很薄，大約只有2-3μm。 2.從圖3、圖4可見，氣氛壓力越高時滲氮硬度就越高;;3種電源中，用IBGT逆變脈沖電源時的滲氮硬度**，用BTO斬波脈沖電源次之，用直流電源滲氮時滲氮層硬度**。另外，輝光電壓越高滲氮層硬度也越高，但對3種電源的影響程度不同，其中用IBGT逆變脈沖電源時的影響較大，用IBGT逆變脈沖電源滲氮時輝光電壓在700-800V、氣氛壓力為650-800Pa時效果較佳。 3.從圖4、圖5可知，在用IBGT逆變脈沖電源進行滲氮時，頂部。處的硬度高，且受輝光電壓和氣氛壓力的影響較小;但在上部b處則明顯受輝光電壓和氣氛壓力的影響;而下部c點處的影響也較大，但略小于底部。 4.從圖6可見，加氫工藝有利于提高滲氮層的表面硬度，原因是合金氮化物的彌散強化效應所致;從硬度梯度的分布可見，加氬滲氮有利于氮的擴散，使其內(nèi)部一定厚度內(nèi)有ν'相或α+ν'相存在;而普通工藝用直流電源滲氮層較薄，硬度也低。 結語 1.對于帶窄縫工模具的離子滲氮工藝，無論模具材料采用哪一種，用IGBT逆變型脈沖電源的效果**。 2.用普通直流電源和普通脈沖電源進行滲氮處理時，在窄縫深處的滲氮效果很差，其硬度與未經(jīng)處理的原材料相差無幾，不適合其滲氮處理。 3.帶窄縫的工模具進行離子滲氮時，氣氛壓力宜高(800Pa時**)，輝光電壓宜高(780V時**)，但氣氛壓力和輝光電壓不能無限制地增大，所以改用電流類型是比較好的方法。 4.加氬工藝有利于氮的擴散，減少表面ε相層和強化氮化物的彌散效果。