氣體滲氮是滲氮常用的一種方式，氣體滲氮是一個(gè)利用氮原子的溶解與硬的氮化物析出來以提高耐磨性，表面硬度及疲勞壽命的熱化學(xué)表面硬化處理技術(shù)。以游離氨為源，在鋼件表面添加氮層。在氣體滲氮中，供體是一種富含氮的氣體，通常是氨氣 (NH3)，這就是它有時(shí)被稱為氨氮滲氮的原因。當(dāng)氨與加熱的工件接觸時(shí)，它會(huì)分解成氮?dú)夂蜌錃狻?然后氮擴(kuò)散到材料表面，形成氮化物層。氨在溫度通常在550–570°C之間的熔爐中被“裂解”。因此氮化通常利用專門設(shè)備或井式滲氮爐來進(jìn)行。滲氮過程控制如下：
滲氮過程控制
1.滲氮前的零件表面清洗
通常使用氣體去油法去油后立刻滲氮。
2.排除滲氮爐中的空氣
將被處理零件置于滲氮爐中，并將爐蓋密封后即可加熱，但加熱至150℃以前須作排除爐內(nèi)空氣工作。排除爐內(nèi)空氣的主要目的是使參與滲氮處理的氣體，只有氨氣和氮?dú)鈨煞N氣體，而在高溫環(huán)境中存在氧氣會(huì)引起爆炸。為了將引入氨時(shí)的爆炸風(fēng)險(xiǎn)降至低，必須首先對熔爐進(jìn)行吹掃，并將氧含量降低到3-5%以下。吹掃氣體通常為氮?dú)狻＿@部分過程通常由質(zhì)量流量計(jì)控制，以根據(jù)零件表面積和爐內(nèi)干餾罐容積確定需要供應(yīng)多少氮?dú)?。一些滲氮專業(yè)人士也選擇在此時(shí)測量爐內(nèi)的氧含量作為第二個(gè)參考值。
為防止氨氣分解時(shí)與空氣接觸而發(fā)生爆炸性氣體，及防止被處理零件及支架的表面氧化。工采網(wǎng)推薦使用英國SST高溫氧化錯(cuò)氧氣傳感器-O2S-FR-T2。棒式氧化鈷氧傳感器(氧探頭)O2S-T2/02S-FR-T2采用兩個(gè)氧化結(jié)盤，在其中間是一個(gè)密封空間。其中一個(gè)盤起的功能是可逆氧氣泵，依次充滿樣品氣和抽空此小空間。另一個(gè)盤用于測量氧分壓差比率，得到相對應(yīng)的傳感電壓。氧化結(jié)盤作為氧氣泵運(yùn)行時(shí)，需要的700 C的溫度由加熱元件產(chǎn)生。氧氣泵使小空間范圍內(nèi)達(dá)到額定的小值和大值壓力所花的時(shí)間和環(huán)境中氧分壓值具有對應(yīng)關(guān)系。
3.氨的分解率
滲氮是其它合金元素與初生態(tài)的氮接觸而進(jìn)行（初生態(tài)氮的產(chǎn)生，由氨氣與加熱中的零件接觸時(shí)零件本身成為觸媒而促進(jìn)氨的分解），雖然在各種分解率的氨氣下，皆可滲氮，但一般都采用15～30%的分解率，并按滲氮所需厚度保持4～10小時(shí)，處理溫度保持在520℃左右。
4.冷卻
大部份的工業(yè)用滲氮爐都有熱交換機(jī)，在滲氮工作完成后冷卻加熱爐及被處理零件。即滲氮完成后，將加熱電源關(guān)閉，使?fàn)t溫降低約50℃，然后將氨的流量增加一倍后開啟熱交換機(jī)，此時(shí)須注意確認(rèn)爐內(nèi)壓力為正壓。等候?qū)霠t中的氨氣安定后，即可減少氨的流量至保持爐內(nèi)正壓為止，當(dāng)爐溫下降至150℃以下時(shí)，方可啟開爐蓋。
除此之外氣體參氮可采用一般滲氮法（即等溫滲氮）或多段（二段、三段）滲氮法。前者是在整個(gè)滲氮過程中滲氮溫度和氨氣分解率保持不變，溫度一般在480～520℃之間，氨氣分解率為15～30%，保溫時(shí)間近80小時(shí)。這種工藝適用于滲層淺、畸變要求嚴(yán)、硬度要求高的零件，但處理時(shí)間過長。多段滲氮是在整個(gè)滲氮過程中按不同階段分別采用不同溫度、不同氨分解率、不同保溫時(shí)間進(jìn)行滲氮和擴(kuò)散。整個(gè)滲氮時(shí)間可以縮短到近50小時(shí)，能獲得較深的滲層，但這樣滲氮溫度較高，畸變較大。
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