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离子渗氮速度快的原理

   辉光离子渗氮炉是在离子的轰击下进行的。处于阴极位降区的离子的平均能量约为几十电子伏特。当电压力为800伏时,氮离子所具有的能量比气体渗氮氨分解时所得氮原子的能量高3000倍。高能粒子轰击产生阴极溅射,与铁原子从阴极表面分离飞溅的同时,碳、氧和合金元素也被轰击出来,使零件表面的氧化物和碳化物还原。如果有氢气存在,则既可防止气氛中残留氧的氧化作用,又可还原零件表面的氧化物,从而得到一个活性的洁净表面,使渗氮反应相当活跃。

  离子渗氮时氮的迁移主要是通过铁原子的溅射和氮化铁沉积过程来实现的。因此渗氮一开始就形成富氮相与零件表面的α-Fe直接接触。这样高速度地供氮,促使α-Fe很快就被氮饱和。几分钟后,相应的化合物层就与被氮饱和的α-Fe建立了平衡,而气体渗氮零件表面出现氮化物层一般需要1~2小时。

  离子渗氮时高能粒子和金属表层晶格中的原子弹性碰撞,产生了高密度位错。对离子轰击过得纯铁箔的电子显微镜观察研究表明,位错密度提高将增加材料的渗透能力,从而加速了氮的扩散。

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