大模具怎麼進行離子氮化加工

1. 氮化技術是什麼技術

一、氮化的機理
氮化是將工件放入大量活性氮原子的介質中，在一定溫度與壓力下，把氮原子滲入鋼件表面，形成富氮硬化層的熱處理。
二、氮化的作用
1、氮化能使零件表面有更高的硬度和耐磨性。例如用38CrMoAlA鋼製作的零件經氮化處理後表面的硬度可達HV=950—1200，相當於HRC=65—72，而且氮化後的高強度和高耐磨性保持到500—600℃，不會發生顯著的改變。
2、能提高抗疲勞能力。由於氮化層內形成了更大的壓應力，因此在交變載荷作用下，零件表現出具有更高的疲勞極限和較低的缺口敏感性，氮化後工件的疲勞極限可提高15—35%。
3、提高工件抗腐蝕能力，由於氮化使工件表面形成一層緻密的、化學穩定性較高的ε相層，在水蒸氣中及鹼性溶液中具有高的抗腐蝕性，此種氮化法又簡單又經濟，可以代替鍍鋅、發藍，以及其它化學鍍層處理。此外，有些模具經過氮化，不但可以提高耐磨性和抗腐性，還能減少模具與零件的粘合現象，延長模具的工作壽命。
二、氮化的實現方法
1、氣體氮化
氣體氮化是將工件放入一個密封空間內，通入氨氣，加熱到500-580℃保溫幾個小時到幾十個小時。氨氣在400℃以上將發生如下分解反應：2NH3—→3H2+2[N]，從而爐內就有大量活性氮原子，活性氮原子[N]被鋼表面吸收，並向內部擴散，從而形成了氮化層。
以提高硬度和耐磨性的氮化通常滲氮溫度為500—520℃。停留時間取決於滲氮層所需要的厚度，一般以0.01mm/h計算。因此為獲得0.25—0.65mm的厚度，所需要的時間約為20—60h。提高滲氮溫度，雖然可以加速滲氮過程，但會使氮化物聚集、粗化，從而使零件表面層的硬度降低。
對於提高硬度和耐磨性的氮化，在氮化時必須採用含Mo、A、V等元素的合金鋼，如38CrMoAlA、38CrMoAA等鋼。這些鋼經氮很後，在氮化層中含有各種合金氮化物，如：AlN、CrN、MoN、VN等。這些氮化物具有很高的硬度和穩定性，並且均勻彌散地分布於鋼中，使鋼的氮化層具有很高的硬度和耐磨性。Cr還能提高鋼的淬透性，使大型零件在氮化前調質時能得到均勻的機械性能。Mo還能細化晶粒，並降低鋼的第二類回火脆性。如果用普通碳鋼，在氮化層中形成純氮化鐵，當加熱到較高溫度時，易於分解聚集粗化，不能獲得高硬度和高耐磨性。
抗腐蝕氮化溫度一般在600—700℃之間，分解率大致在40—70%范圍，停留時間由15分鍾到4小時不等，深度一般不超過0.05m m。對於抗腐蝕的氮化用鋼，可應用任何鋼種，都能獲得良好的效果。
2、液體氮化
液體氮化它是一種較新的化學熱處理工藝，溫度不超過570℃，處理時間短，僅1—3h；而且不要專用鋼材，試驗表明：40Cr經液體氮化處理比一般淬火回火後的抗磨能力提高50％；鑄鐵經液體氮化處理其抗磨能力提高更多。不僅如此，實踐證明：經過液體氮化處理的零件，在耐疲勞性、耐腐蝕性等方面都有不同程度的提高；高速鋼刀具經液體氮化處理，一般能提高使用壽命20—200%；3Cr2W8V壓鑄模經液體氮化處理後，可提高使用壽命3—5倍。液體氮化表層硬而不脆，並且具有一定的韌性，不容易發生剝落現象。
但是，液體氮化也有缺點：如它的氮化表層中的氮鐵化合物層厚度比較薄，僅僅只有0.01—0.02mm。國外多採用氰化鹽作原料液體氮化，國內已改用無毒原料液體氮化。我國無毒液體氮化的配方是：尿素40%，碳酸鈉30%、氯化鉀20%，氫氧化鉀10%(混合鹽溶點為340℃左右)。液體氮化雖然有很多優點，但由於溶鹽反應有毒性，影響操作人員身體健康，廢鹽也不好處理。因此，與用越來越受到限制。
3、離子氮化
離子氮化又叫「輝光離子氮化」是最近起來的一種熱處理工藝，它具有生產周期短，零件表面硬度高，能控制氮化層脆性等優點。因而，近幾年來國內發展迅速，使用范圍很廣。
輝光離子氮化的基本原理：
輝光離子氮化是將零件放到離子氮化的真空室內，氮化的零件接高壓直流電源的陰極(負極)，電爐外殼接直流高壓電源的陽極(正極)，當向真空容器內充入氨氣，但容器內壓強保持200-1000PA之間，在陰極和陽極間加800—1000伏直流電壓，氨氣就會電離，這種氣體經電離作用後，產生帶正電的氮陽離子[N+]和帶負電的陰離子[N-]，形成了一個等離子區。在等離子區內，氮的正離子在高壓電場加速下，快速沖向陰極，轟擊清洗需氮化的零件表面，將動能轉變為熱能，還由於氮離子轉變成氮原子時，又放出大量的熱能並發出很亮的淡紫色光，另外電壓降落在工件附近時也產生熱量，這三種熱量將零件加熱到需要氮化溫度。
在這種溫度下，氮離子與零件金屬表面發生化學反應，氮原子滲入到零件表面並擴散到內部，形成了氮化層。
輝光離子氮化的特點：
（1）、表面加熱速度快，可縮短加熱及冷卻時間，到十分之一至十二分之一。而且除處理表面加熱外其餘部分均處在低溫(100℃左右)狀態，既節約了加熱功率又減少零件的變形。
（2）、擴散過程快，在高壓電場作用下，由於氮化原子的運動速度比氣體氮化快許多倍，滲入速度更快，一般只需要3—10h。
（3）、氮化層韌性好，具有高抗疲勞和高抗磨性能，氮化層脆性白色ε相(Fe2N)控制在0—0.2mm范圍，從而免去氮化零件的磨削加工。
表面硬度高達HV900(HRC64)，氮化層深度可掌握在0.09—0.87mm。
四、各種氮化法的成本分析
1、鹽浴氮化爐結構簡單，價格低，操作工藝很容易掌握，氮化成本也低，但氮化質量不高，廢棄物有污染，通常很少採用。
2、氣體氮化爐構復雜，價格稍高，操作相比而言稍有難度，但氮化質量好，可以達到很深的滲層與較高的硬度，但需要較長的時間，氨氣的用量也很高
3、離子氮化爐生產製造工藝要求很高，所用材料也很講究，電氣控制技術含量很高，對操作人員的整體要求高，但氮化質量最好，滲入速度快，氮化成本低於氣體氮化，是很好的發展趨勢。
以一次性裝爐量在400公斤為例：初步投資別如下
鹽浴氮化爐投資在貳萬元左右
氣體氮化爐在肆萬元左右
離子氮化要在玖萬元左右
達到同樣的滲層，離子氮化的成本約為氣體氮化的60%（由於鹽浴氮化很難達到氣體氮化與離子氮化的滲層，所以不能比較它們的運行成本）

2. 鋁型材擠壓模具的氮化工藝流程是怎樣的

鋁型材擠壓模具製造工藝流程擠壓模具
工藝一般如下：
模子任務的提出（型材圖）
↓
鍛坯改鍛、退火
→
擠壓模具設計
→
編製程序
↓
↓
車削加工
程序檢查
↓
↓
粗磨
平面
→
劃線
←
數控程序磁帶或紙帶程序
↓
鑽、銑削加工
↓
檢驗
→
電火花加工
←
電極加工
↓
熱處理
線切割加工
↓
磨削加工
檢驗、修正
↓
擠壓珩磨
↓
擠壓、試模、修模
←
氮化處理

3. 離子氮化的原理

離子滲氮
又稱輝光滲氮，是利用輝光放電原理進行的。離子滲氮是在充以含氮氣體的低真空爐體內把金屬工件作為陰極爐體為陽極，通電後介質中的氮氫原子在高壓直流電場下被電離，在陰陽極之間形成等離子區。在等離子區強電場作用下，氮和氫的正離子以高速向工件表面轟擊。離子的高動能轉變為熱能，加熱工件表面至所需溫度。由於離子的轟擊，工件表面產生原子濺射，因而得到凈化，同時由於吸附和擴散作用，氮遂滲入工件表面。
單熱源的離子氮化是老的產品，無法滿足產品要求爐溫的均勻性和穩定性，必須要具有雙熱源的離子氮化設備才能滿足爐溫±5度且可以隨意控溫，目前已廣泛應用於航空航天軍工等重點領域。

4. 模具的表面強化熱處理有哪些

模具表面強化處理工藝主要有氣體氮化法、離子氮化法、電火 花表面強化法、滲硼、TD法、CVD法、PVD法、激光表面強化 法、離子注入法、等離子噴塗法等。

（1）氣體軟氮化：使氮在氮化溫度分解後產生活性氮原子，被 金屬表面吸收滲入鋼中並且不斷自表面向內擴散，形成氮化層。模 具經氮化處理後，表面硬度可達950〜1200HV，使模具具有很高 的紅硬度和高的疲勞強度，並提高模具表面的光潔度和抗咬合
能力
。

（2）離子氮化：將待處理的模具放在真空容器中，充以一定壓 力的含氮氣體（如氮或氮氫混合氣），然後以被處理模具作陰極， 以真空容器的罩壁作陽極，在陰陽極之間加400〜600V的直流電 壓，陰陽極間便產生輝光放電，容器里的氣體被電離，在空間產生 大量的電子與離子。在電場的作用下，正離子沖向陰極，以很高的 速度轟擊模具表面，將模具加熱。正離子沖入模具表面，獲得電子，變成氮原子被模具表面吸收，並向內擴散形成氮化層。應用離 子氮化法可提高模具的耐磨性和疲勞強度。

（3）電火花表面強化：這是一種直接利用電能的高能量密度對 模具表面進行強化處理的工藝。它是通過火花放電的作用，把作為 電極的導電材料滲進金屬工件表層，從而形成合金化的表面強化 層，使工件表面的物理、化學性能和力學性能得到改善。例如採用 WC、TiC等硬質合金電極材料強化高速鋼或合金工具鋼表面，可 形成顯微硬度1100HV以上的耐磨、耐蝕和具有紅硬性的強化層， 使模具的使用壽命明顯提高。電火花表面強化的優點是設備簡單、 操作方便，處理後的模具耐磨性提高顯著；缺點是強化表面較粗 糙，強化層厚度較薄，強化處理的效率低。

（4）滲硼：由於滲硼層具有良好的紅硬性、耐磨性，通過滲硼 能顯著提高模具表面硬度（達到1300〜2000HV)和耐磨性，可廣 泛用於模具表面強化，尤其適用於處理在磨粒磨損條件下的模具。 但滲硼層往往存著較大的脆性，這也限制了它的應用。

（5）TD熱處理：在空氣爐或鹽槽中放入一個耐熱鋼制的坩堝， 將硼砂放入坩堝加熱熔化至800〜1200℃，然後加入相應的碳化物 形成粉末（如欽、鋇、鈮、鉻），再將鋼或硬質合金工件放入坩堝 中浸漬保溫1〜2h，加入元素將擴散至工件表面並與鋼中的碳發生 反應形成碳化物層，所得到的碳化物層具有很高的硬度和耐磨性。

（6）CVD法（化學氣相沉積)：將模具放在氫氣（或其它保護 氣體）中加熱至900〜1200℃後，以其為載氣，把低溫汽化揮發的 金屬化合物氣體如四氯化鈦和甲烷（或其它碳氫化合物）蒸氣帶入 爐中，使TiCl4中的鈦和碳氫化合物中的碳（以及鋼表面的碳分） 在模具表面進行化學反應，從而生成一層所需金屬化合物塗層（如 碳化欽）。

（7）PVD法：在真空室中使強化用的金屬原子蒸發，或通過荷 能粒子的轟擊，在一個電流偏壓的作用下，將其吸引並沉積到工件 表面形成強化層。利用PVD法可在工件表面沉積碳化鈦、氮化 鈦、氧化鋁等多種化合物。

（8）激光表面強化：當具有一定功率的激光束以一定的掃描速 度照射到經過黑化處理的模具工作表面時，將使模具工作表面在很 短時間內由於吸收激光的能量而急劇升溫。當激光束移開時，模具 工作表面由基材自身傳導而迅速冷卻，從而形成具有一定性能的表 面強化層，其硬度可提高15%〜20%，此外還具有耐磨性高、節 能效果顯著以及可改善工作條件等優點。

（9）離子注入：利用小型低能離子加速器，將需要注入元素的 原子，在加熱器的離子源中電離成離子，然後通過離子加熱器的高 電壓電場將其加熱，成為高速離子流，再經過磁分析器提煉後，將 離子束強行打入置於靶室中的模具工作表面，從而改變模具表面的 顯微硬度和表面粗糙度，降低表面摩擦系數，最終提高工件的使用 壽命。

5. 氮化一兩件大模時應該怎麼氮比較好

首先看你的模具有多大，我們一般分解力控制在25-30，壓力在10個，氨氣流量在400左右，保溫時間在10個小時。這樣氮化出來的顏色和硬度都很完美，不過有的氮化爐因為設備製造的原因，本來氮化出來的效果就不好。僅供參考。

6. 誰知道常見的氮化熱處理工藝技術運用流程是什麼

熱處理是將金屬材料放在一定的介質內加熱、保溫、冷卻，通過改變材料表面或內部的金相組織結構，來控制其性能的一種金屬熱加工工藝。下面介紹幾種常用的熱處理工藝方法。

常用的熱處理方法如下：
1．正火：將鋼材或鋼件加熱到臨界點AC3或ACM以上的適當溫度保持一定時間後在空氣中冷卻，得到珠光體類組織的熱處理工藝。
2．退火annealing：將亞共析鋼工件加熱至AC3以上20—40度，保溫一段時間後，隨爐緩慢冷卻（或埋在砂中或石灰中冷卻）至500度以下在空氣中冷卻的熱處理工藝。
3．固溶熱處理：將合金加熱至高溫單相區恆溫保持，使過剩相充分溶解到固溶體中，然後快速冷卻，以得到過飽和固溶體的熱處理工藝。
4．時效：合金經固溶熱處理或冷塑性形變後，在室溫放置或稍高於室溫保持時，其性能隨時間而變化的現象。
5．固溶處理：使合金中各種相充分溶解，強化固溶體並提高韌性及抗蝕性能，消除應力與軟化，以便繼續加工成型。
6．時效處理：在強化相析出的溫度加熱並保溫，使強化相沉澱析出，得以硬化，提高強度。
7．淬火：將鋼奧氏體化後以適當的冷卻速度冷卻，使工件在橫截面內全部或一定的范圍內發生馬氏體等不穩定組織結構轉變的熱處理工藝。50CrVA彈簧鋼880℃淬油金相組織
8．回火：將經過淬火的工件加熱到臨界點AC1以下的適當溫度保持一定時間，隨後用符合要求的方法冷卻，以獲得所需要的組織和性能的熱處理工藝。
9．鋼的碳氮共滲：碳氮共滲是向鋼的表層同時滲入碳和氮的過程。習慣上碳氮共滲又稱為氰化，目前以中溫氣體碳氮共滲和低溫氣體碳氮共滲（即氣體軟氮化）應用較為廣泛。中溫氣體碳氮共滲的主要目的是提高鋼的硬度，耐磨性和疲勞強度。低溫氣體碳氮共滲以滲氮為主，其主要目的是提高鋼的耐磨性和抗咬合性。
10、離子滲氮在低於一個大氣壓的滲氮氣氛中，利用工件（陰極）和陽極之間的產生的輝光放電進行滲氮的工藝稱為離子滲氮。其特點是：滲氮速度快；組織易控制，氮層脆性小；變形小；易保護，節約能源；污染少。
11．調質處理：一般習慣將淬火加高溫回火相結合的熱處理稱為調質處理。調質處理廣泛應用於各種重要的結構零件，特別是那些在交變負荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。調質處理後得到回火索氏體組織，它的機械性能均比相同硬度的正火索氏體組織為優。它的硬度取決於高溫回火溫度並與鋼的回火穩定性和工件截面尺寸有關，一般在HB200—350之間。
12．釺焊：用釺料將兩種工件粘合在一起的熱處理工藝。隨著現代科學技術的發展、熱處理技術也不斷地發展的越來越先進，給工業也帶來了更大的便利，而傳統的熱加工工藝總是需要投入很多的資源和原材才能加工出優質的金屬工件，而且在過程中也會產生大量的浪費現象，原材料利用不充分等等，而如今的離子滲氮爐在進行離子滲氮熱處理加工工藝過程中卻更能節約能源、排放污染物和氣體更少、而且也提高了工作效率。是熱處理歷史中又一重要的發明。

7. 您好，請問有沒有低成本氮化的方法，我是做氣門毛坯加工的模具壽命太短了，有合適的方法望告之，恭喜發財

氮化那些設備挺貴的一套好幾十萬
也有最簡便的方法就是 水淬 加硬鋼材料

8. XPM40模具鋼怎麼氮化XPM40模具鋼好不好加工

• 在一定溫度下和介質中使氮原子滲入XPM40模具鋼表層就可以了。

• 經氮化處理的XPM40模具鋼具有優異的耐磨性、耐疲勞性、耐蝕性及耐高溫的特性。

• XPM40模具鋼屬於常用模具鋼，使用一般加工設備就可以完成加工，不存在難度。

• 氮化處理屬於特殊加工，應該交由專業的氮化處理工廠進行。
  

9. 氮化處理的有哪些技術要求，都適用什麼材料

新一代程式控制電脈沖型多功能離子轟擊爐
1設置了能自動調控全爐溫度的第二熱源。採用多套可自動調控溫的電加熱器系統代替原來單套手動升溫系統，並將原來提供給電加熱器是低電壓大電流(≤110V)的交流電改進成高電壓小電流的直流電。減少了電干擾，使爐內等溫帶的上下部溫差控制在±2℃以內；使最高使用溫度提高至950℃或1100℃(結構與材料要適調)；使大功率大容量離子加熱設備的製造具備國產化能力。
2、開發了採用單管大功率耐高壓（≥2000V）IGBT、脈頻1kHz～30kHz、占空比0.1～0.9、峰值電流0～600A的脈沖電源，取消了均壓均流等電路，電路工作簡捷可靠、直流脈沖可調，能緩減空心陰極效應及尖角放電，使輝光工作更加穩定可靠。
特種材質的特殊熱處理
更適用於的特殊高端材料，普通材料如果想突破零件的性價比，也必須採用該工藝手段
2-1 鈦合金的特殊的離子氮化，使其表層生成堅硬的TiN層，呈金黃色十分美觀；磨損系數極低，因此十分耐磨；由於TiN能耐較高溫度，耐蒸汽氣蝕，適宜製作蒸汽閥門之類器件。
2-2 某些鋼去內應力，又怕氧化，可作真空退火。
2-3 在工業或民用設備中有許多軟磁材料、希望能獲得較高導磁率（μ）和較低的矯頑力（Hc），但在製作中材質中雜質及碳含量，對μ及Hc影響極大、為此進行釋氫處理，去雜質和降低碳的含量，提高μ、降低Hc。
2-4 如F51鋼、N80鋼和X210CrW12鋼，要求耐蝕耐磨、變形微量，經特殊熱處理後，獲得單相組織的白亮層分別是106um、29um和10um，脆性＜一級，變形1um～5um。
2-5 奧氏體不銹鋼316L球體不容易氮化、難滲，經離子特殊工藝處理後獲得球體實物滲層0.15mm、1Hv685、球體變形0.0025mm。

10. 鋁型材擠壓模具的氮化工藝流程是怎樣的

氮化的工藝：
氣體軟氮化的主要工藝參數為氮化溫度，氮化時間，以及氮化氣氛。
氣體軟氮化溫度常用560-570℃，因該溫度下氮化層硬度最高。氮化時間通常為3-4小時，因為化合物層的硬度在共滲2-3小時達到最高，而隨時間的延長，氮化層深度增加緩慢。氮化氣氛由氨氣分解率和含碳滲劑的滴量速度所決定。

氮化的原理：
氣體軟氮化，即氣體氮碳共滲，是指以氣體滲氮為主，滲碳為輔的的低溫氮碳共滲。常用介質有50%氨氣+50%吸熱式氣體（Nitemper法）；35%-50%氨氣+50-60%放熱式氣體（Nitroc法）和通氨氣時滴注乙醇或甲醯胺等數種。在軟氮化時，由於碳原子在ε相中的溶解度高，軟氮化的表層是碳、氮共同的化合物，這種化合物韌性好且耐磨。
在氣體軟氮化過程中，由於碳原子的溶解度極低，所以很快達到飽和狀態，析出許多超顯微的滲碳體質點。這些滲碳體質點，作為氮化物結晶的核心，促使氮化物的形成。而當表層氮濃度達到一定時便形成ε相，而ε相的碳溶解能力很高，反過來又能加速碳的溶解。
氣體軟氮化後，其組織由ε相，γ′相和含氮的滲碳體Fe3（C，N）所組成，碳會降低氮的擴散速度，所以熱應力和組織應力較硬氮化大，滲層更薄。但同時，由於軟氮化層不存在ξ相，故氮化層韌性比硬氮化後更佳