滲碳多用爐速度快的原因是什么？

滲碳多用爐速度快的原因是什么？

滲碳多用爐是在離子的轟擊下進行的。位降區離子的平均能量約為幾十個電子伏特。當電壓為800伏時，氮離子的能量比氣體滲氮氨分解高3000倍。高能量顆粒的轟擊產生濺射，與鐵原子從表面分離濺射，同時碳、氧和合金元素也受到轟擊，使零件表面的氧化物和碳化物得以還原。如果有氫氣，不僅可以防止氣氛中殘留氧氣的氧化，還可以還原零件表面的氧化物，從而獲得活性的清潔表面，使滲氮反應相當活躍。

氮的遷移主要是通過鐵原子的濺射和氮化鐵的沉積來實現的。因此，在滲氮開始時，富氮相與零件表面的α-Fe直接接觸。如此高速供氮，促使α-Fe迅速被氮飽和。幾分鐘后，相應的化合物層與氮飽和的α-Fe建立了平衡，氣體滲氮部件表面的氮化物層通常需要1~2小時。

滲氮時，高能顆粒與金屬表面晶格中的原子彈性碰撞，導致高密度位錯。電子顯微鏡觀察研究表明，位錯密度的提高會增加材料的滲透能力，從而加速氮的擴散。

氮在氣體滲氮初期的擴散主要是沿著晶界進行的。氮氣與晶界碳化物接觸形成碳氮化合物。這樣就消耗了相當一部分氮氣，形成的碳氮化合物也強烈阻礙了晶界的擴散，減緩了滲氮層向內推進的速度，主要是沿著錯狗擴散。此外，碳從表面濺出，使晶界處于脫碳狀態，明顯阻礙了奧氏晶體界碳氮化合物的形成。因此，氮原子也能順利地沿著無碳氮化合物的晶界擴散，因此擴散速度明顯加快。

當滲氮溫度與保溫時間相同時，滲層比氣體深。特別是當滲層在0.2mm以下時，滲氮可以更有效地縮短滲氮時間。以38crMoAlA鋼為例，如果要求滲氮深度為0.5mm，滲氮需要20~30小時，氣體滲氮需要40~50小時。當滲氮層較淺時，得到0.2mm的滲氮層只需要2~4小時，而氣體滲氮需要10小時。