真空渗氮以其氮化速度快、渗层深、工件表面清洁而受到广泛关注,然而现阶段仍然存在一些问题需要解决和讨论,如真空氮化用炉加热问题。由于在低真空的条件下加热,传热只能靠辐射,加热速度较慢,工件需整体加热、升温缓慢,不仅浪费宝贵的能源,而且长时间加热会导致心部组织粗大。另外靠近加热元件的工件部分升温速度明显快于其他部分,这样就使工件受热不均。而感应加热方式具备普通对流和辐射传热无法比拟的特性,可以在几秒内将工件加热到需要的温度,且仅加热工件表面,节省能源。另外感应加热方式对氨气的分解有促进作用,为真空氮化工艺的选择性提供了空间。 基于以上的考虑,本实验将高频感应加热与真空氮化结合在一起,研究真空感应加热氮化的特点。通过各种条件下的实验工作,系统地研究了在感应加热条件下真空氮化的特点,重点放在氮化层形成的工艺参数选择问题上,以及工艺参数对氮化层层深与组织结构的影响。本文主要研究结果如下: 1.真空感应加热氮化在氨气流量的选择上不同于常规真空氮化,所需氨气流量较大;渗扩速度快,短时间(2-4h)即可形成较厚的氮化层(0.35mm),但时间过长氮化层增厚并不显著。 2.真空感应氮化后的组织与其它氮化方式不同,化合物层由毛相、少量的ε相等组成;表面开裂、疏松严重,在氮化物层中有较多的气孔存在;在所研究的几种钢中,多个样品氮化物层下出现一定厚度的异常组织,分析原因可能是因为控温不准而局部过热导致氮化时基体出现奥氏体化,随后冷却时会有含氮铁素体及合金氮(碳)化物析出。 3.在真空感应氮化与离子氮化的比较中,离予氮化样品中的化合物层薄且缺陷少,这与离子氮化的溅射作用有关。另外试样在感应圈内的位置对氮化质量有较大影响。