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离子化学热处理技术的现状

来源:未知作者:admin发布时间:2018-02-24 14:13

 1.离子化学热处理的机理与组织性能研究 离子化学热处理是在低温等离子体中进行的,存在各种高能离子、高能电子以及高能中性原子等粒子,因而决定了离子化学热处理反应的复杂性。
关于离子化学热处理的机理,目前公认观点大致有以下几种:
(1)溅射与沉积理论这是1965年J.Kölbel在研究和完善B.Berghous的离子轰击模型的基础上提出来的,他认为:离子渗氮时,渗氮层是通过阴极溅射反应而形成的。
(2)分子离子理论 1973年,M.Hudis根据4340钢在溅射很弱的情况下,仍然可以得到显著的硬化效果这一事实得出:在离子渗氮时,虽然溅射很明显,但这不是主要的控制因素,对渗氮起决定作用的是氮氢分子离子化的结果,并认为氮离子也能渗氮。
(3)中性氮原子模型 1974年,G.Tibbetts在N2-H2混合气离子渗氮时,于试样外加一网状栅极,以滤掉轰向试样的正离子,只让不带电荷的中性粒子到达试样。试验表明,有、无栅极的状况下,渗氮效果相同。因此,G.Tibbetts认为,对离子渗氮起作用的实质上是中性氮原子,NH2+离子的作用是次要的。
(4)活性氮原子碰撞离析理论这是我国学者在20世纪80年代提出的,他们认为,活性氮原子在离子渗氮过程中起决定作用。 从上述几种离子化学热处理机理不难看出,各种结论都是在相对独立的条件下得到的,过于强调某一种粒子的作用,弱化了其他粒子的贡献。离子渗氮显然不同于气体渗氮,等离子场组成复杂,各种粒子交互作用,共同完成了离子渗氮过程。在一般状况下(而不是某种特定的试验条件),哪一种粒子的贡献更大,仍然是值得深入研究的。 对离子化学热处理后所获得的各种渗层组织与性能的研究,我国的科技工作者一直没有停止这方面的工作。由于处理过程在低压无氧化的气氛中进行,较之于常规化学热处理,其渗层质量更好,综合力学性能更高,特别是离子渗氮层组织结构可控的特点,在实际生产中得到广泛应用。如通过调整炉气成分可获得耐蚀性较好的单一ε相结构或韧性较高的单一γ′相结构的化合物层;为减小高速钢渗氮处理后脆性增加的问题,可改变工艺参数,以获得无化合物层的渗层结构等。近几年,许多单位又在复合处理方面下了较大功夫,尤其是对离子渗硫(及其复合处理)层的组织和性能进行了大量研究,使得该项技术得以长期发展。