辉光离子氮化炉

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辉光离子氮化对马氏体不锈钢性能的影响

辉光离子氮化对马氏体不锈钢性能的影响
2nn 最 高硬 度 达 到 1V3 , 5 ̄ , 5 72 约为 基 伴 硬 度 的 性 ; 硬度 ; 辉光 高子氮化 中圈分类号 :GI12 T 5 文 献标 识码 : A 文章编号 :00 46 2o ) 一04 —0 1 —84 (o2 m 03 3 0
t dn 、 h p cme sw r n 1 c a d ts d T e rsl n iae h tted ph a d te r ig T ese i n ee a a) l n et . h eut idc t ta h e t n i  ̄ e s d h
hrns en r i a Ⅷ a es ft ia o c. d o h ttn 5  ̄
4A P 。显微硬度计型号为 7 . 2 。化学着色剂为 5 l 3 讨 论 m
盐 酸 、 苦 味酸 、5—10 乙醇 溶液 。 9 0ml
3 1 辉光离子氮化的效率 .
2 试验结果
2 1 金相 组 织 .
与常规 的气体软氮化方法相 比, 辉光离子氮
化具有处理温度范围宽 、 渗层深 , 渗速快和化合物 层易于控制等优点。表 I 列出了两种氮化方法的
Ke r s y wo d : s i s t l fcin rss n e h rn s ; l i h entdn t  ̄ess e ;r t e ia c ; ad es go d3 Bg i i g a e i o t w c ri
将 氮渗 入钢 件表 面 的过 程 即为 钢 的氮 化 。氮
( ah e " eatet f i yn e ohmcl o ee Layn 10 3 C i ) M c i  ̄ D pr n a agPt ce i l g l i ag1 10 l h a n m oL o r aC l o n

氮化炉工作原理

氮化炉工作原理

氮化炉工作原理
氮化炉是一种用于高温氮化处理的设备,其工作原理主要包括以下几个方面:
1. 加热:氮化炉内部装有加热元件,如电阻加热器或电磁加热器,通过加热元件提供的能量将炉腔内的温度升至所需的氮化温度。

加热过程中,炉腔内的温度应能够均匀升高,以确保物料在氮化过程中受到均等的热处理。

2. 氮气供应:在氮化炉工作过程中,需要通过供气系统将高纯度的氮气引入炉腔中进行氮化处理。

氮气的引入可以通过进气口进入炉腔,然后在炉腔内与物料发生反应。

3. 排气:氮气在与物料进行反应后,会产生一些气体产物,如一氧化氮、二氧化氮和二氧化碳等。

这些气体产物需要通过排气系统排出炉腔,以保持炉腔内的环境清洁。

4. 保护气氛控制:在氮化炉的工作过程中,为了避免物料受到氧化或其他不良反应的影响,通常需要在炉腔中维持一定的气氛,如氮气或氩气。

这种保护气氛可通过气氛控制系统进行调节和监控,确保物料在氮化过程中处于适宜的气氛条件中。

5. 温度控制:氮化炉的工作过程中需要对炉腔内的温度进行精确控制。

通常使用温度控制系统对加热元件的功率进行调节,调整炉腔内的温度。

通过连续监测炉腔内的温度,并及时调整控制参数,可以实现对氮化过程的精确控制。

综上所述,氮化炉通过加热、气氛控制、气体供应、排气和温度控制等工作原理来实现高温氮化处理,以达到对物料的氮化要求。

辉光离子氮化

辉光离子氮化

一、辉光离子氮化的原理离子氮化作为一种热处理的工艺方法,在工业生产中具有广泛的应用。

它的基本原理如图1、图2 所示。

在抽真空并充有微量气体(如氨气)的密封容器内,放置两个电极,阳接连在外壳并接地,阴极设在炉内,工件放置在阴极上,电极经限流电阻R与可调直流电源E 相连。

当逐渐增加电压到图2 中A 点时,阴阳极间稀薄气体被击穿,阴阳极间突然出现电流。

极间电压突降至B 点,阴极及工件部分表面出现辉光,电流增加,电压基本不变,见图2 中BC 段。

继续提高电压,工件表面完全被辉光覆盖。

气体原子或分子由于电场作用被游离出大量的电子和正离子(氨气NH3 分解为N+、H+)。

电子奔向阳极,正离子N+、H+奔向阴极上的工件。

工件在N离子的持续轰击下,被加热至氮化所需的温度(470℃~700℃),并产生二次电子发射。

而N+在阴极得到电子后还原成氮原子,并渗入工件表面形成0.3~0.4mm厚极硬的氮化层。

这样便可极大地提高零件使用寿命。

图2 中的CD 段,称为异常辉光放电区,辉光离子氮化主要工作在这一段。

图2 中的D段,辉光放电转变为强烈的弧光放电,将损伤工件及电源。

二、辉光离子氮化电源的工作原理辉光离子氮化电源是一个三相桥式半控整流电路,它能输出稳定的、连续可调的、最高为1000V 的直流电压。

为避免强烈的弧光放电,电源应具有自动灭弧和灭弧后自动起辉的功能,同时能自动控制炉内工件的温度。

电源主要分为两大部分。

1.三相桥式半控整流电路直流电源的电流0~100A,电压0~1000V。

工作原理见图3。

KG1~KG3 与CZ1~CZ3 组成三相半控桥,选用快速熔断器KP1~3串接于电路中做过流保护,在元件侧、交流侧均做了阻容吸收保护。

由于氮化炉在工作初期弧光放电比较严重,电流变化非常剧烈。

所以,在弧光放电严重的工作初期只接入R81,当炉内辉光稳定后,再并接R82。

电容C、铁芯电抗器L1用于滤波,使输出电流更加平滑。

氮化炉在工作初期,由于工件的尖角、毛刺或油污等,在电场中要产生尖端放电与弧光放电,使阴阳极电压由几百伏电压突降至几十伏。

离子氮化炉

离子氮化炉

1.學習離子氮化的原理與處理方法。

2.瞭解鋼經離子氮化後之氮化層顯微結構、硬度分佈及硬化深度。

二. 實驗設備離子氮化爐(如圖1所示的示意圖)、維克氏硬度計及金相觀察與拍照裝置。

三.實驗原理1. 鋼的氮化處理【1~4】氮化處理是使氮元素滲入鋼材表面,硬化鋼件表面的方法。

早在1923年即由德國克魯伯兵工廠的A. Fry 博士發明了把含有鋁或鉻的合金鋼在無水氨氣中加熱至500~550℃之間保持20~100小時,可在鋼表面形成氮化層,使鋼表面硬化的氨氣氮化法。

隨後,經過不斷的改良與發展,目前已有處理時間較短、溫度較低和適用鋼種更廣泛的氮化法。

現在常用的方法有:(1)硬氮化法:氣體氮化法(氨氣氮化法),液體氮化法。

(2)軟氮化法:氣體軟氮化法(混合氣體、尿素法),液體軟氮化法(Tufftride法、Sulinuz法)。

(3)離子氮化法及電漿氮化法等。

2. 離子氮化法【2】由於早期應用的氣體氮化法生產週期太長,並在表面形成脆性薄層,容易在使用時剝落,能處理的鋼材有侷限性,使其應用受到很大的限制。

其後,工業上又發展了液體氮化法,具有設備簡單、處理時間短及可氮化的鋼種較多等優點,但所得的硬化層較薄、使用的液體含有劇毒的氰話物鹽類,會產生公害問題。

離子氮化法在很大程度上克服了上述缺點,是對金屬零件進行表面處理的新技術,其目的乃為提高金屬零件的表面硬度、耐磨耗性、耐疲勞性和抗腐蝕性。

八.參考文獻三.實驗原理五.實驗結果四.實驗方法與步驟六.問題與討論离子氮化技术介绍及应用武汉市等离子体技术研究所离子渗氮作为强化金属表面的一种化学热处理方法,广泛适用于铸铁、碳钢、合金钢、不锈钢及钛合金等。

零件经离子渗氮处理后,可显著提高材料表面的硬度,使其具有高的耐磨性、疲劳强度,抗蚀能力及抗烧伤性等。

离子氮化作为七十年代兴起的一种新型渗氮方法,与气体渗氮相比具有渗氮速度快、渗氮层组织易于控制、脆性小、无环境污染、节约电能,气源、变形小等优点。

LD3—200/1000型辉光离子氮化炉的改造

LD3—200/1000型辉光离子氮化炉的改造

性能好 、绝缘性好 、耐高温材料一合成云母 ;用合
成云母 加 工 成 的托 柱 来 代 替 瓷 管 托 柱 。如 图 1所
示。
条又较大 ,这就造成了密封圈很难被压合好 ;所以 易漏气 ,造成真空度不高 、压升率偏高 ;另外,密
是 ,在工件温度升高的同时 ,N 、N “ 、N H。 + H 等阳离子在工件表面聚集 ,有些阳离子就渗透到工
件 里去 … ;于 是 ,就 改 变 了工 件 表 层 组 织 ,改 变 了表 层性 能 ,增 加 了表 面 的强度 、硬 度 、耐磨 性 。
2 1 离 子氮化 炉 的组成 .
电路 ( 发 电 路 、调 节 电 路 ) 触 ,真 空 检 测 系 统 、温 度控制及检测控制系统等。 炉身 系统 包括 :阴极盘 、阴极盘 托柱 、阴极引
理和完善 ,仍然达不到辉光离子氮化的功能要求 。 辉光 离 子 氮 化 是 在 低 真 空 、温 度 在 5o一 o 60 2 ℃的状态下 ,给工件表面渗氮( 或渗碳 、 氮碳共 渗) 的一种表面热处 理…。而我们 的辉光离 子氮化 炉的调试现象就是温度始终难于达到氮化的温度要 求 ;炉子一开动起来 ,难于起辉光 ,等到起了辉光 而升温时 ,随着温度的升高 ,弧光越来越频繁 , 越 来越 厉 害 ( 光离 子 氮 化 时 的打 弧 跟 电焊 的 弧光 现 辉 象差不多 , 使工件表面金属熔化溅射而形成凹陷部
辉光离子氮化炉基本上是 由抽气系统 、供气 系统 、电控系统 、炉身系统等几部分组成 ; 抽气系统包括 :真空泵 、高真空蝶阀 、抽气管 道等组成。 供气系统包括 :储氨罐 、减压罐 、控制 阀门、 进气管道 、流量控制仪等组成。 电控系统包括 :次级变压器 、主变电路 、控制

离子氮化炉操作步骤

离子氮化炉操作步骤

离子氮化炉操作步骤:一、装炉要求(1)装炉前必须对炉内灰尘,杂质清理干净(2)曲轴必须从底层向上层的顺序装炉(以防曲轴掉落危险)(3)曲轴短头放在圆形垫块后再推进工作圆盘内,有小孔的面朝里(4)曲轴的位置以前一次装炉位置相同(大约200支/炉)(5)曲轴装炉完成后,必须用酒精对白色密封圈擦洗干净(6)用行车将炉罐小心吊起,到达安全高度后,移动至炉体正上方,待稳定后缓慢下降,装炉完成二、开炉接通电源前必须检查事项(1)炉体冷却水循环必须开启(阀在水平状态为开,垂直状态为关)(2)真空泵蝶阀必须在关闭状态(3)氨气罐,二氧化碳罐要在关闭状态(4)阳极快速接头要连接在炉体上(和水冷却管在一起的绿线接头)(5)黑色脉冲控制盘上“电压”旋钮,“占空比”旋钮要旋转到左边最小值(6)黄色氨气换向阀手柄在中间(向上)位置三、通电运行步骤(1)打开总控电源(2)电柜控制面板上“手动/自动”旋钮,打到自动(3)进入控制系统触摸屏,点击“(一)打弧参数设定”,选择开保温段数09,完毕退出(4)点击“(二)升温保温参数设定”,查看参数是否正确,9保温时间300min,点击“升压保压参数设定”,5到达压力350Pa (5)进入系统运行,选择确认炉体,1号炉(左),2号炉(右),若炉体不是要工作炉体,点击“炉体切换”,(炉体工作过程中一定不要按炉体切换按钮)(6)抽真空:左上角系统开始按钮由红色变成绿色,真空泵1(3),2(4)按钮变绿,检查两个真空泵是否都启动运转,如有不运转,打开电控柜右下门,检查是否跳闸,确认两个真空泵都已启动工作后,打开真空泵蝶阀(之前一定要关闭否则真空泵中油会被气压压进炉体),开始抽真空,当压强达到100Pa左右时,关闭1(3)号真空泵蝶阀,当压强达到60Pa左右时,真空泵1(3)自动关闭(绿灯熄灭),高压按钮自动开启(7)黑色脉冲控制盘上,电压拨钮打到左边自动拨钮,占空比拨钮打到右边自动(自动时升温时间长,根据实际情况可调为手动控制),电压旋钮,占空比旋钮旋转到右边合适位置(峰值电流=100~200 ,电流A≤150),炉体开始安全工作,罐内曲轴开始打弧(8)灭弧送氨气炉内温度到90度,炉罐内辉光稳定之后(不闪弧),开氨气罐,黄色换向阀打到左边1号炉(右边为2号炉),氨气流量不用调,控制器会根据炉内压强自动调整(9)加送二氧化碳气体大约9~10小时后升温到500℃时占空比拨钮打至自动状态,然后继续升温至510℃到保温状态,打开二氧化碳气阀,设置屏幕上2种气体流量比例(比例约为7%)(10)开始保温时,,保温5小时到结束(时间已经设定好,结束时要人看管),(11)关闭氨气罐(关主阀,蓝色阀不动),关闭二氧化碳罐,关闭真空泵蝶阀,旋转黑色脉冲电源盒子上,电压、占空比旋钮旋转到最小值(即最左端),此时通氮气,使其罐内压强达到20Kpa(目的是缩短冷却时间),关闭总控电源(12)炉内冷却6~8个小时后(13)观察炉内冷却温度,打开总控电源,观看左上角炉内温度,当温度低于150℃以下可以出炉(14)出炉准备:解除炉内真空打开两蝶阀之间进气阀(直接拔掉),无响声后,拔下阳极快速接头(和水冷却管在一起的绿线接头)(15)行车吊起钟罩:行车吊钩移至吊环内,对准吊环中心自由悬空,吊钩上下左右都不接触吊环,说明能够垂直平稳吊起(16)空气中冷却至常温(不烫手)(17)卸料:按品种,车间摆放在货架上,操作完成技术参数(稳定后):加热温度:510℃V1≈380VV2=600V~800VA小于等于150A(过大时调占空比)峰值电流=100~200A(过大时调电压)。

离子氮化炉的结构

离子氮化炉的结构

离子氮化炉的结构离子氮化炉是一种用于制备氮化物薄膜的设备,它的结构包括以下几个部分:加热腔体、氮化气体供应系统、离子源和基底支架。

加热腔体是离子氮化炉的主要部件之一。

它通常由高温耐热的材料构成,如石墨、石英等。

加热腔体内部设有加热元件,用于提供高温环境。

这些加热元件通常是电阻丝或电石墨块,通过电流加热使腔体温度达到所需的氮化温度。

氮化气体供应系统是离子氮化炉的另一个重要部分。

它主要由氮气供应器和氮化气体控制系统组成。

氮气供应器负责提供氮气,而氮化气体控制系统则可通过调节氮气流量和压力来控制气氛的成分和压力。

这样可以确保氮化过程中气氛的稳定性和一致性,从而得到高质量的氮化薄膜。

离子源是离子氮化炉中非常重要的组成部分。

它是通过电离氮气来产生氮离子,从而实现氮化过程。

离子源通常由一个或多个离子枪组成,每个离子枪都包含一个或多个阴极和一个阳极。

在离子源中,氮气被加热并通过电离,生成氮离子。

这些氮离子通过加速电场加速到高能量,然后射向基底表面,从而在基底上形成氮化薄膜。

基底支架是离子氮化炉中用于固定基底的部件。

基底支架通常由高温耐热的材料制成,如石墨或石英。

基底支架的设计和调整可以影响氮化薄膜的均匀性和质量。

在加热过程中,基底支架必须稳定地固定在加热腔体内,以确保基底与氮离子的充分接触和均匀氮化。

离子氮化炉的结构包括加热腔体、氮化气体供应系统、离子源和基底支架。

这些部件共同作用,通过加热、控制气氛和离子源来实现氮化薄膜的制备。

离子氮化炉的结构设计和参数调节对于薄膜的均匀性和质量有着重要的影响,因此在实际应用中需要根据具体要求进行合理的选择和调整。

通过不断优化离子氮化炉的结构和参数,可以得到更高质量的氮化薄膜,满足不同领域的应用需求。

辉光离子渗氮

辉光离子渗氮

离子氮化是一种能够显著提高钢铁零件表面硬度﹑耐磨损﹑耐疲劳和耐侵蚀性能的化学热处置工艺。

将欲处置零件置于真空炉体内,在真空条件下,往炉内充以稀薄的含氮气体(如氨气或氮氢混合气体)。

零件接离子电源阴极,炉体接阳极,阴阳极接数百伏直流电压。

由于电场作用,炉内稀薄气体被电离,氮离子定向撞击阴极(零件),零件表面产生辉光放电并被加热。

在必然气氛和必然温度下,零件表面复合、吸收氮原子,形成高浓度的含氮层并向心部扩散,通过一段时刻,取得工艺要求所需要的氮化层。

离子氮化工艺由于其节能﹑省气﹑效率高﹑质量好﹑无污染等优势,在动力﹑机床﹑石化机械﹑轻纺机械﹑摸具等行业中取得了普遍应用。

设备要紧用于机械零件的离子氮化、离子氮碳共渗(软氮化)等离子化学热处置工艺,使机械零件表面改性,取得所需要的机械性能和物理化学性能。

成套设备由离子电源﹑真空炉体﹑真空取得系统﹑测控温系统﹑供气系统组成。

离子电源分为直流离子电源和脉冲离子电源。

.直流离子电源直流离子电源要紧包括整流变压器﹑可控整流电路﹑L-C 振荡灭弧电路﹑截止反馈电路﹑操纵电路。

脉冲离子电源是在直流离子电源的基础上加装由 IGBT 元件及操纵电路组成的斩波器,通过斩波取得占空比可调的脉冲电流。

脉冲离子电源与直流离子电源相较,能较好地改善空心阴极效应。

脉冲离子电源是在每一个工作周内(频率为1KHZ时,周期为1ms)电流回零,辉光熄灭一次,因此提高了灭弧效率。

脉冲离子电源能实现电压、电流的独立调剂,能滿足不同的工艺要求。

脉冲离子电源与直流离子电源相较,节能在15%-20%以上。

设备的真空炉体分井式(零件悬挂)、罩式(零件堆放)和综合式三种。

真空炉体由炉筒和炉底盘组成。

炉筒体用钢板焊接而成,为双层结构,中间可通水冷却。

各密封面﹝槽﹞用真空橡胶密封圈密封。

炉内装有不銹钢隔热屏﹑阴极盘。

炉筒上开有观看窗。

进气接口装在炉体顶部。

炉底盘上装有阴极输电接口﹑测温接口﹑测压接口﹑抽气接口等。

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辉光离子氮化炉
(glow plasmanitriding furnace)
一、概述
离子氮化是在13.3-1333Pa的真空容器中使含氮稀薄气体在直流电场中电离,正离子轰击金属零件表面形成氮化层,正离子轰击金属零件表面形成氮化层,以达到表面硬化的方法。

离子氮化对于球墨铸铁,合金钢,不锈钢,粉末冶金制品,钛合金,高速钢,工具钢等均有显著氮化效果。

二、设备的组成
离子氮化炉由炉体,输电装置,真空获得系统,供电系统,供气系统,温度测量五部分组成。

1、炉体由炉盖、筒体、炉底盘和底架组成,其中炉盖、筒体、炉底盘夹层通冷却水,炉内设有不锈纲,渗铝板双层隔热屏,(LD-25)
型只有不锈纲一层,炉体上设有双层钢化玻璃观察窗,以供离子氮化过程中观察炉内情况之用。

2、炉底设有堆放阴极一个,堆放阴极与阴极支承上安放着工作盘,工作盘,工件可直接放在此盘上。

3、炉体的真空获得系统一般由两台旋片式真空泵及串有碟阀的管道系统组成,碟阀的作用是通过关闭或旋转不同的角度调度调节抽气
量以维持不同进行气量条件下的炉内压强。

真空度的测量用配套ZDZ-4型电阻真空计,从表头可直接读出真空值。

4、炉体的供气管进口设在炉壳筒体上,流量计采用701HB型氢定标,氮定标的转子流量计各1只,以便通氮氢混合气,单用氢流量计
通氨气时,其读数按下列式修正:
Q=K Q标
Q标转子流量计出厂时的所标定的刻度值;
K 修正系数,由缓冲罐压力确定如下表;
5、热电偶经阴极插入炉内,进行模拟测量,由控温仪表记录温度。

进行P、I、D 控温。

三、主要技术参数
四、使用条件
1、室内使用,地面平整,通风良好,环境整洁(从而保证向炉壳冲气后炉内清洁)。

2、环境温度在+5~40℃,倘若环境温度低于+5℃,需给真空泵周围加热。

3、环境相对湿度不大于85%。

4、周围无明显震动及高频设备。

5、周围无导电尘埃,无爆炸性气体,无腐蚀金属和绝缘的气体。

6、海拔不超过1000米。

7、自备进水,出水管。

8、自备供气气源及气管。

五、安装
1、熟读本设备及真空仪表、控温仪表、真空泵的安装使用说明书,熟悉有关安装图纸资料。

2、检查设备成套情况及附件是否齐全。

3、炉体安装后,方能打开防气阀,吊开钟罩,清理干净后,按图纸装配阴极输电装置和阴极盘支承,然后将钟罩盖好,预备抽真空。

4、拆去真空泵的皮带,接线试电动机的旋转方向,使之与真空泵护罩上标志的方向相同,然后将真空泵与炉体通过挂管道连接好。

5、把真空规管通过橡胶管插入炉底盘下,并按ZDZ-4型电阻真空计使用说明书接好规管连接线(连接线加长会影响读数的准确性)。

6、按进水、出水的标志,接好供水、排水的管路,炉体炉盖和炉底应单独供水和出水。

7、炉体本身是阳极,必须按标志可靠接地,单独埋设地线,其接地电阻不得大于4欧姆,不得以接零代替接地。

钟罩与底盘须用导线
相连。

8、氨气进嘴设在炉体上,有堵头,待测试过极限真空度和漏气率后方可取走堵头安装进气管路。

供气流程:氨气瓶—>减压阀—>热分解炉—>流量计—>炉底内
9、炉体安装应用水平仪找平,不得晃动及倾斜。

六、调整与测试
1、绝缘电阻的测量:炉内充入大气,在非真空,空炉条件下用2500兆欧表测量绝缘电阻,阴极对阳极(对地),阴极对热电偶丝均应
不小于4兆欧,测量时必须断开阴极,阴极及热电偶与电器柜的连线,否则要损坏元件及仪表。

2、抽气速度的测试打开ZDZ-4电阻真空计的开关,启动真空泵先进行1~2分钟后打开碟阀,抽真空达到6.67Pa为止。

3、要经过几次反复抽气后,测试压升率,待炉内压强稳定在6.67Pa时关闭碟阀,60分钟后测得压强Pt,计算压升率。

Pt-5×10-2
△P= ——————≤0.133Pa/min
t
式中:(t)—分钟(min)(Pt)—TOYY
附: Pa 与TOYY的换算: 1 TOYY=133.322Pa
4、启动真空泵抽气至极限真空度,向炉内供气,调整气氛流量和碟阀使炉内压强稳定在所需要的范围。

5、按使用说明书的说明进行操作,对工作盘进行起辉。

6、关闭碟阀,停阀。

经过清理,可以在500℃左右保温1小时,使工作盘工作稳定。

停止供电,停止供气,降温到200℃以下后停止冷
却水,以待装炉正式生产使用。

七、使用注意事项
1、工作中严禁触摸阴极,以免触电。

2、开炉过程中,如发现连续在固定点出现弧光时,需停炉检查零件质量或是否有其它原因,切勿勉强工作。

3、缓冲罐内压力<1Kg/cm2 。

八、维护、保护与检修
1、真空室必须保持清洁、干燥,不使用时应保持真空状态,冬季停炉或长期不使用时,应将冷却水排出。

2、真空泵应按照规定定期换油。

3、阴极绝缘瓷管应经常用盐酸擦去溅射上的金属粉末。

4、定期测试漏气率,更换失效的密封圈。

5、经常在大气状态下测试阴极阳极之间的绝缘电阻,如发现阴阳极之间短路,应拆开阴极输电装置维修。

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