金屬材料進行離子氮化的工藝特點

離子氮化是強化金屬材料表面硬度的一種工藝方法，它的工藝特點是處理溫度較低，變形小，工藝過程控制具有一定的精確度，可以作為機械加工的最終工序，氮化層具有較高的耐磨性。結合材料，介紹如下。

1.鈦合金

       鈦合金材料是一種較貴的金屬材料，材料特性為：比重輕，屈強比高，防銹，無磁性，缺點是硬度低，在普通熱處理（固溶時效）后，硬度在hrc38左右，這種狀況作為耐磨件不可用。目前解決的辦法有多種，一種是研制新的鈦合金材料，使其機械性能更高；另一種是通過離子氮化熱處理來提高硬度。經過離子氮化后的鈦合金，表面硬度可達到HV>780（HRC63），滲層深度一般可達0.06~0.08mm，耐磨性能有所提高，可滿足零件負載工況下的使用性能。鈦合金經過離子氮化處理后，由于表層有一層化合物層，可提高表面耐腐蝕性。在一些無磁性又要求耐磨的工況下，鈦合金離子氮化也能滿足使用要求。此外還有鈦合金微弧氧化、等離子體注入等等表面改性處理技術。

2.不銹鋼

      不銹鋼在常態下具備耐腐蝕不生銹的特性，常用的有奧氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼。馬氏體不銹鋼通過淬火時效，可以使材料的硬度達到HRC50~55，沉淀硬化不銹鋼由于固溶沉淀，產生第二相強化作用，使處理后的材料綜合性能較高，但奧氏體不銹鋼在常溫中的組織為奧氏體狀態，硬度較低（140~190HBS），如果使用工況既要耐腐蝕又要硬度較高時，就可以采用離子氮化，如06Cr18Ni11Ti奧氏體不銹鋼，離子氮化后的硬度HⅤ可大于1000（HRC>68）。不銹鋼不生銹是因為表面有一層致密的氧化膜，使氧不能繼續向內部組織擴散氧化，這層氧化膜對氮化起阻擋作用，離子氮化可以通過陰極濺射和氫離子的還原作用，將這層膜去除，省去噴砂酸洗預處理，使氮原子易于擴散，完成不銹鋼的氮化。

3.合金鋼

      主要指用于結構件的含有某些合金元素的鋼類。合金鋼中有專門用于氮化的材料，如38CrMoAl在達到同樣滲層深度的前提下，它更易于氮化。其它合金鋼也都可進行離子氮化，氮化前要進行調質處理，以獲得所要求的基體性能，同時還可以釋放應力。離子氮化后的工件表層有氮化物組織，可以起到防銹作用。

4.其它黑色金屬

       對碳鋼（無合金元素）的離子氮化，也能提高硬度，但不及合金鋼提高硬度的幅度，尤其是低碳鋼，原因是因為其基體組織硬度就低，表面硬度不會高。對這類材料氮化的另一用途是防銹蝕。

      還有模具鋼、鑄鋼、粉末冶金件都可進行離子氮化，達到提高表面硬度等工藝目標。