河北華北柴油機(jī)有限責(zé)任公司 （石家莊 050081） 馮 濤 王冬雁

輝光離子氮化與氣體氮化相比具有氮化時(shí)間快，氮化層脆性小，以及節(jié)約氨氣用量等優(yōu)點(diǎn)，但實(shí)際生產(chǎn)中也存在著一些經(jīng)常出現(xiàn)且不容易解決的問題。本文主要介紹輝光離子氮化零件常見的問題，分析了問題產(chǎn)生的原因，并提出解決措施。

1. 輝光離子氮化零件圓角處、孔口處、齒頂角處等會(huì)出現(xiàn)不均勻的黑帶

原因：因?yàn)檩x光離子氮化爐不具備獨(dú)立的可任意調(diào)控的第二熱源或輔助熱源，全靠離子轟擊加熱，為了達(dá)到氮化工藝溫度，需用強(qiáng)輝光，脈沖占空比往往在0.7以上、趨向直流，導(dǎo)致尖角、空芯陰極等效應(yīng)較強(qiáng)，在圓角處和孔口位溫度較高產(chǎn)生脫碳，而爐內(nèi)較大溫差和氣氛分布的不均勻，使得黑帶有差別。

解決措施：采用離子氮化爐中加入第二熱源及其技術(shù)，運(yùn)用中熱中輝（輝光強(qiáng)度中等）或強(qiáng)熱弱輝，能有效地抑制尖角和空芯陰極效應(yīng)，而且把爐內(nèi)上下里外溫度調(diào)控在±5℃以內(nèi)，基本解決了氮化件這些部位的脫碳問題。

2. 輝光離子氮化零件圓角處、接合部等會(huì)出現(xiàn)軟帶

原因：因?yàn)檩x光離子氮化爐全靠強(qiáng)輝光加熱而達(dá)到氮化工藝溫度，在圓角處和接合部的輝光重疊起到屏蔽作用，致使產(chǎn)生軟帶；而輝光越強(qiáng)軟帶越明顯。

解決措施：采用離子氮化爐中加入第二熱源及其技術(shù)，就能運(yùn)用中高強(qiáng)度的輔助熱源與中低強(qiáng)度的輝光把屏蔽減弱到很小，幾乎不產(chǎn)生軟帶。

3. 輝光離子氮化不銹鋼閥零件經(jīng)離子氮化后反而易生銹

原因：對于316L或雙向不銹鋼等閥件或球體做離子氮化，需要強(qiáng)輝才能達(dá)到氮化溫度，而在420℃以上隨著輝光越強(qiáng)離子轟擊濺散越大，致使材料表面鉻碳的散失，這樣反而易被腐蝕。

解決措施：采用離子氮化爐中加入第二熱源及其技術(shù)，在氮化工藝溫度時(shí)爐內(nèi)溫差≤±5℃的條件下，以較強(qiáng)的輔助熱源和中弱的輝光強(qiáng)度進(jìn)行工藝生產(chǎn)，就能避免不銹鋼閥件表層脫鉻問題。但是，要注意把握好在≤400℃過程中先用中強(qiáng)輝光消除不銹鋼表面鈍化膜，而后再開啟輔助熱源，同時(shí)逐步降低輝光強(qiáng)度。

4. 輝光離子氮化大而重的模具很難升到氮化工藝溫度

原因：這是因?yàn)檩x光離子氮化爐完全依靠強(qiáng)輝光轟擊工件而產(chǎn)生的熱量加熱工件，而離子加熱與工件表面積密切相關(guān)，也與大模具表面積與重量比較懸殊相關(guān)，當(dāng)有限的加熱能量與爐子的散熱損失達(dá)到平衡時(shí)，爐內(nèi)溫度升不上去是必然現(xiàn)象，除非提高設(shè)備限定電壓等性能參數(shù)和加強(qiáng)爐子的保溫性能或增加陰極板片等輔助設(shè)施。

解決措施：采用離子氮化爐中加入第二熱源及其技術(shù)，離子氮化不再受工件表面積與重量比懸殊的限制，通過對第二熱源電源功率的不同配置，不僅能保證最高使用溫度650℃時(shí)爐內(nèi)溫差≤±5℃，還能保證最高使用溫度950℃時(shí)爐內(nèi)溫差≤±5℃。

5. 輝光離子氮化爐對鈦材零件的氮化處理效果不佳

原因：輝光離子氮化爐調(diào)控爐內(nèi)溫差功能缺失，在輝光最高電壓1000V的條件下升溫到600℃以上很困難，而鈦材零件要形成TiN，氮化工藝溫度應(yīng)該在650℃以上，并且爐內(nèi)溫差越小越好。

現(xiàn)在，有些企業(yè)在輝光離子氮化爐里運(yùn)用空心陰極效應(yīng)做小件鈦材零件的氮化處理，不但應(yīng)用成本高，而且穩(wěn)定化生產(chǎn)難，很難達(dá)到期望的效果。

解決措施：采用離子氮化爐中加入第二熱源及其技術(shù)，就能夠很好地滿足鈦材零部件氮化處理的溫度以及均勻性要求，并在實(shí)際加工中取得了較好的效果。

6. 離子氮化后的零件會(huì)變形超差

原因：零件經(jīng)離子氮化后出現(xiàn)的變形超差問題，應(yīng)綜合分析解決。首先，要看材料及毛坯成形的預(yù)處理，即去應(yīng)力退火是否符合規(guī)范要求，還要看在機(jī)加工后的機(jī)加應(yīng)力是否退火處理，再則是手段和工藝即等離子氮化設(shè)備是否滿足生產(chǎn)要求和工藝是否成熟。

就普通輝光離子氮化爐而言，因需要較強(qiáng)的輝光加熱與滲氮，其零部件不同幾何形狀處的溫度是不一樣的，其散熱狀況也是不一樣的，會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力變形；而且與零部件的安放、工裝的設(shè)計(jì)有關(guān)，與爐內(nèi)缺乏調(diào)控溫手段密切相關(guān)。

解決措施：采用離子氮化爐中加入第二熱源及其技術(shù)，由于其具備第二熱源系統(tǒng)，能有效地調(diào)控爐內(nèi)上下、里外的溫度，使氮化爐內(nèi)溫度的均勻性與普通輝光離子氮化爐相比有較大的提高，這也是采用第二熱源或輔助加熱的最根本原因。溫度均勻性的提高，同一個(gè)零件的不同部位的溫差就會(huì)大幅縮小，也就會(huì)把熱應(yīng)力產(chǎn)生的變形控制在微小的程度。

7. 結(jié)語

綜上所述，采用離子氮化爐中加入第二熱源及其技術(shù)，可以有效地解決普通輝光離子氮化生產(chǎn)中容易出現(xiàn)的質(zhì)量問題，是輝光離子氮化設(shè)備的發(fā)展趨勢。