模具离子氮化热处理方法

离子氮化是辉光离子氮化的简称。青岛热处理指材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。该方法是将待处理的模具零件置于真空容器中，在一定压力(66.6 ~ 1330Pa)下充入含氮气体(如氮气或氮氢混合气体) ，处理后的模具为阴极，真空容器的盖壁为阳极，在阴极和阳极之间施加400 ~ 800V 的直流电压，在阴极和阳极之间产生辉光放电，容器中的气体被电离，在空间中产生大量电子和离子。在电场的作用下，正离子冲向阴极，以极高的速度轰击模具表面，加热模具。高能正离子冲入模具表面，获得电子，形成氮原子被模具表面吸收，向内扩散形成氮化层。

离子渗氮是利用了辉光放电这一物理现象，并以此作为热源加热工件，由此特点使它具有以下优点：

1)加速了渗氮过程，仅相当于一个气体渗氮周期的1/2~1/3。

2)离子渗氮的温度可比气体渗氮低，可在350~500℃下进行，工件变形比气体渗氮小，所以，特别适应于处理精密、复杂零件。

3)与气体渗氮相比，由于气体稀薄、工艺可控，渗氮层的韧性和疲劳强度明显提高。

4)离子渗氮中发生离子轰击而产生的阴极溅射现象，可以清除表面的钝化膜，不锈钢和耐热钢表面不经处理可直接渗氮。

5)对材料的适应性强，适用于企业各种不同钢种、铸铁和非铁金属。

6)局部防渗简单易行，只要采取机械屏蔽即可。

7)经济性好，热利用率高，节电节氨。

离子渗氮存在的问题：

1)工件进行温度的均匀性与测温的准确性以及尚待进一步提高。

2)深层渗氮(>0.5mm)的生产发展周期与气体渗氮接近。

工作以及表面渗氮后能显著地提高我国模具的力学系统性能。氮虽然是这样一种可以作为一个保护性气体的惰性气体，但氮离子化后具有影响很大的活性，能够通过参与细胞表面信息处理，形成高硬度和抗腐蚀的氮化物，如TiN、Ti2N、Cr2N、VN等。但在离子氮化前必须不断进行有效去除加工应力的退火或回火处理，且不同的材料氮化效果也不同，对于我们必须氮化、不能氮化或两者之间均可的部位要明确规定尺寸计算精度设计要求。

目前，离子渗氮已广泛应用于热锻模具、冷挤压模具、压铸模具、塑料模具等。