渗氮多用炉速度快的原因是什么？

渗氮多用炉是在离子的轰击下进行的。位降区离子的平均能量约为几十个电子伏特。当电压为800伏时，氮离子的能量比气体渗氮氨分解高3000倍。高能量颗粒的轰击产生溅射，与铁原子从表面分离溅射，同时碳、氧和合金元素也受到轰击，使零件表面的氧化物和碳化物得以还原。如果有氢气，不仅可以防止气氛中残留氧气的氧化，还可以还原零件表面的氧化物，从而获得活性的清洁表面，使渗氮反应相当活跃。

氮的迁移主要是通过铁原子的溅射和氮化铁的沉积来实现的。因此，在渗氮开始时，富氮相与零件表面的α-Fe直接接触。如此高速供氮，促使α-Fe迅速被氮饱和。几分钟后，相应的化合物层与氮饱和的α-Fe建立了平衡，气体渗氮部件表面的氮化物层通常需要1~2小时。

渗氮时，高能颗粒与金属表面晶格中的原子弹性碰撞，导致高密度位错。电子显微镜观察研究表明，位错密度的提高会增加材料的渗透能力，从而加速氮的扩散。

氮在气体渗氮初期的扩散主要是沿着晶界进行的。氮气与晶界碳化物接触形成碳氮化合物。这样就消耗了相当一部分氮气，形成的碳氮化合物也强烈阻碍了晶界的扩散，减缓了渗氮层向内推进的速度，主要是沿着错狗扩散。此外，碳从表面溅出，使晶界处于脱碳状态，明显阻碍了奥氏晶体界碳氮化合物的形成。因此，氮原子也能顺利地沿着无碳氮化合物的晶界扩散，因此扩散速度明显加快。

当渗氮温度与保温时间相同时，渗层比气体深。特别是当渗层在0.2mm以下时，渗氮可以更有效地缩短渗氮时间。以38crMoAlA钢为例，如果要求渗氮深度为0.5mm，渗氮需要20~30小时，气体渗氮需要40~50小时。当渗氮层较浅时，得到0.2mm的渗氮层只需要2~4小时，而气体渗氮需要10小时。

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