离子渗氮作为强化金属表面的一种利用辉光放电现象，将含氮气体电离后产生的氮离子轰击零件表面加热并进行氮化，获得表面渗氮层的离子化学热处理工艺，广泛适用于铸铁、碳钢、合金钢、不锈钢及钛合金等。零件经离子渗氮处理后，可显著提高材料表面的硬度，使其具有高的耐磨性、疲劳强度，抗蚀能力及抗烧伤性等。

离子渗氮又称辉光渗氮，是利用辉光放电原理进行的。辉光放电是当气体越过电晕放电区后，若减小外电路电阻，或提高全电路电压，继续增加放电功率，放电电流将不断上升。同时辉光逐渐扩展到两电极之间的整个放电空间，发光也越来越明亮。当电子能f提高，也就是增强电场的操作参数，则能使电晕放电过渡到辉光放电。

离子渗氮向工件表面渗入的氮原子，不是像一般气体那样由氨气分解而产生的，而是被电场加速的粒子碰撞含氮气体分子和原子而形成的离子在工件表面吸附、富集而形成的活性很高的氮原子。

离子渗氮时，工件放在炉内的阴极盘上，接上电源抽真空，当炉内压力降到6Pa左右时，充入氨气，使炉内压保持在1.3×102—1.3×103Pa范围内。由于炉内压力低，随后又经过加热作用，进入炉内的氨气将发生分解：2NH3=N2+3H2炉内反应所得到的气体的体积分数为25/100N2和75/100H2的低压环境。

离子氮化工艺的优点：

①由于离子渗氮法不是依靠化学反应作用，而是利用离子化了的含氮气体进行氮化处理，所以工作环境十分清洁而无需防止公害的特别设备。因而，离子渗氮法也被称作二十一世纪的“绿色”氮化法。

②由于离子渗氮法利用了离子化了的气体的溅射作用，因而与以往的氮化处理相比，可显著的缩短处理时间(离子渗氮的时间仅为普通气体渗氮时间的1/3～1/5)。

③由于离子渗氮法利用辉光放电直接对工件进行加热，也无需特别的加热和保温设备，且可以获得均匀的温度分布，与间接加热方式相比加热效率可提高2倍以上，达到节能效果(能源消耗仅为气体渗氮的40～70)。

④由于离子氮化是在真空中进行，因而可获得无氧化的加工表面，也不会损害被处理工件的表面光洁度。而且由于是在低温下进行处理，被处理工件的变形量很小，处理后无需再行加工，很适合于成品的处理。

⑤通过调节氮、氢及其他(如碳、氧、硫等)气氛的比例，可自由地调节化合物层的相组成，从而获得预期的机械性能。

⑥离子氮化从380℃起即可进行氮化处理，此外，对钛等特殊材料也可在850℃的高温下进行氮化处理，因而适应范围十分广泛。

⑦由于离子氮化是在低气压下以离子注入的方式进行，因而耗气量很少(仅为气体渗氮的百分之几)，可大大降低处理成本。

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编辑：Frank Lee

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