真空ガス窒化原理
真空熱処理、応力除去焼戻し、真空焼鈍
ガス窒化は、一般に、窒素供給媒体として無水アンモニア(またはアンモニア+水素、またはアンモニア+窒素)を使用する。 窒化プロセス全体は3つの段階に分けることができます。
(1)アンモニアの分解
アンモニアは非常に不安定なガスで、特定の条件下で分解しやすいです。 その分解速度は温度の上昇とともに増加し、400~600°Cの温度範囲では、その自然分解速度はすべて分解する傾向があり、その分解反応は次のとおりです。
2NH3=====2[N]+6[H]
アンモニアで分解される活性窒素原子は、新しい生態学的窒素原子であり、優れた化学活性を持ち、その一部はワークピースの表面に吸収され、表面から内部に拡散し、残りの[N]はサブ状態のN2とH2などとすばやく結合して排気ガスから排出されるため、アンモニア分解式は実際には次のようになります。
2NH3======2[N]+6H======3H2+N2
窒化を継続するためには、アンモニアを連続的に注入して反応性窒素原子を連続的に生成する必要があります。
(2)鋼の表面は窒素原子を吸収します
反応性窒素原子が鋼の表面に吸収された後、フェライトの奥深くまで浸透して窒素含有量の高いフェライトを形成し、過飽和後、窒化物を形成します。
(3)普及
鋼の表面が窒素原子を吸収した後、表面と内層に窒素濃度勾配があり、表面からの窒素原子の拡散を促進して特定の厚さの窒化層を形成します。
窒化温度では、吸着層の活性窒素原子が金属格子の内側に移動し、残った空隙は吸着層の窒素原子によって急速に埋められるため、金属表面の活性窒素原子は常に継続的に浸透し続けます。 したがって、拡散処理は以下の通りである。
(1)窒素含有ガスを炉内に連続的に投入する。
金属表面へのアンモニア分子の移動;
アンモニア分子は金属表面に吸着されます。
アンモニアは相界面で連続的に分解され、窒素原子と水素原子を形成します。
残りの活性原子と複合成分を吸収し、炉から連続的に排出します。
表面に吸着した窒素原子はγ-Feとα-Feに固溶します。
(2)窒素原子は金属表面から内側に拡散し、一定の濃度勾配を生成します。
(3)窒素がα-Feへの溶解度を超えると、表層が窒化物を形成し始める。
(4)窒化物は金属表面の垂直方向と平行方向に沿って成長します。
(5)表面はγ相とε相を順番に形成します。
(6)窒化層が厚くなり続ける。
(7)窒素は窒化層から金属の内部に拡散します。
温度、時間、圧力、媒体組成(または窒素ポテンシャル)、部品の鋼組成と構造など、上記の基本性能に影響を与える多くの要因があります。 ガス窒化プロセスは、これらの影響要因を合理的に制御し、満足のいく窒化層を得ることです。
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