PDF《活性屏与工件的距离对 40犆狉钢活性屏离子 渗氮行为的影响 ...》

2 3N, γ ′ F e 4Na n dC r Np h a s e s . T h e t h i c k n e s so f t h en i t r i d i n g l a y e r i s r e d u c e d f r o m6μ m, 4. 7μ mt o3. 5μ mw i t h t h ed i s t a n c eb e t w e e n t h e s c r e e na n d t h e s a m p l e s i n c r e a s i n gf r o m1 0,

2 0t o3 0mm. B o t hw e a ra n dc o r r o s i o nr e s i s t a n c eo f4

0 C rs t e e l a r es i g n i f i c a n t l yi m p r o v e da f t e rn i t r i d i n g t r e a t m e n t . T h e c o r r o s i o n r e s i s t a n c e o f s a m p l e s t r e a t e db yA S P Nw a s i m p r o v e dm o r e s i g n i f i c a n t l yt h a nt h eo n eb yD C P N. :activescreenp l a s m an i t r i d i n g( A S P N) ;

4 0 C r ;

n i t r i d i n g l a y e r ;

w e a r r e s i s t a n c e ;

c o r r o s i o nr e s i s t a n c e 中国表面工程2014年0引言离子渗氮可以有效提高工件的硬度、 耐磨性、 耐腐蚀性、 抗疲劳等性能[

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2 ] .离子渗氮时工 件置于真空室, 并与电源的 负极 相连, 电源 阳极 则与炉体相接, 利用辉光放电产生的低温等离子 体对工件进行加热和离子 渗氮.但由于气 体放 电特性和离子轰击的影响, 直流离子渗氮过程中 存在一些难以解决的问题, 如工 件打弧、 空 心阴 极效应、 边缘效应、 温度测量等问题, 一定程度上 阻碍了离子渗氮技术的发展和推广应用[

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6 ] . 上世纪9 0年代末, 卢森堡工程师 G e o r g e s发 明了活性屏离子渗氮技术( A c t i v es c r e e np l a s m a n i t r i d i n g , 简称 A S P N) [

7 ] , 并在一些机械零部件上获得成功应用[

8 ] .区别于普通离子渗氮, 活性 屏离子渗氮时电源的阴极连接在一个特制 的网 状圆筒上( 也称活性屏或笼子)[ 5,

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1 0 ] , 在高压电 源作用下气体被电离, 并在电场作用下使离子轰 击圆筒表面, 圆筒表面不断有铁的氮化物微粒被 溅射下来, 同时离子的轰击作用使圆筒温度升高, 并通过辐射加热工件, 工件达 到渗氮温 度后 开始保温, 最终完成对工件的渗氮[

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1 2 ] .由于在 活性屏离子渗氮过程中, 气体离子轰击的是活性 屏, 而不是直接作用于工件 的表 面, 较好地 解决 了传统离子渗氮技术一直存在的技术难题, 引起 了国内外许多科研机构对此项技术的关注. 但多数研究 所用 的设备是利用 实验室 内现 有的设备改造而成, 活性屏 直径都较小, 试 样可 处于电悬浮状态, 试样与笼子之间的距离对 A S P N 渗氮效果有一定的影响[

1 3 ] , 特别是对于工业 规模的 A S P N 设备, 这种影响更明显[

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1 5 ] .文献 [

1 6 ]的研究发现在距笼子7 0mm 以内处于电悬 浮状态的试样可以渗上氮;

但7 0mm 以外的试样 则必须在工 件上加负 偏 压才 能实现渗 氮.文献 [

1 7 ] 用ASPN技术发明人 G e o r g e s生产的 A S P N 设备进行了试验, 也得到了与文献[

1 6] 同样的试 验结果.

4 0 C r是机械工业常用的结构钢之一, 常规离 子氮化是提高其表面硬度、 耐磨、 抗疲劳、 耐腐蚀 等性能的主要手段[

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1 9 ] , 由于常规离子渗氮的一 些问题, 采用活性屏离子渗氮有可能进一步改善 其性能.而活性屏离子渗氮过程中, 试样与笼子 之间 的距离是影响渗氮效果的主要参数之一[

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1 7 ] , 文中利用活性屏离子渗氮技术对40Cr渗氮, 研究了工件与活性屏距离对渗氮后试件的 组织结构和性能的影响, 并与普通离子渗氮后的 试验结果进行了对比.