3.3　離子氮化爐（滲氮爐）

離子滲氮爐是利用低真空放電原理，使氮、氫離子轟擊工件表面而升溫，并使氮離子滲入工件表面的化學熱處理設備。改變滲入氣體，也可以進行滲硫、氮碳共滲、硫氮共滲、硫氮碳共滲等其他化學熱處理。根據爐體的形狀，離子滲氮爐可分為鐘罩式爐、井式爐和臥式爐等。其中以鐘罩爐和井式爐居多。

（1）離子滲氮爐的結構　離子滲氮爐的組成如表3-19所示。鐘罩式離子滲氮爐的結構如圖3-25所示。對于多爐體或組合生產線，比鐘罩式爐復雜，還有電源切換系統或機械移動機構。多爐體設備是一套電源控制系統和兩套爐體形成的“一拖二”設備，兩套爐體交替處理，輪流冷卻，可以縮短生產周期。

（2）離子滲氮爐的技術要求

①離子滲氮爐的額定溫度為650℃。

②整流輸出電壓連續可調，在200V以上無突跳現象。

③爐體的極限真空度≤6.7Pa。

④爐體的壓升率≤7.8Pa/h。

⑤空爐冷態下，從標準大氣壓抽到6.7Pa所需的時間≤30min（適于真空系統容積≤4m3的爐子）。

⑥在標準大氣壓狀態下，用1000V絕緣電阻表測量爐體陰極與陽極之間的絕緣電阻≥4MΩ。

⑦電源應有可靠的滅弧裝置，滅弧時間應符合所采用的滅弧方法的規定。

⑧冷壁式離子滲氮爐至少應設有兩層隔熱屏。

⑨帶有輔助電源的離子滲氮爐，僅用輔助電源加熱時，爐子的有效加熱區按GB/T 9452—2012《熱處理有效加熱區測定方法》中的規定測定，其溫度偏差值不得超過±10℃。

⑩應設置電壓、電流、真空度和進氣流量的測量指示儀表，溫度測量指示儀表應具有控制和記錄功能。

冷卻水系統應設有保護裝置。

（3）離子滲氮爐的技術參數　LD系列離子滲氮爐的技術參數如表3-20所示。

注：表中所列離子氮化爐為直流基本型，根據要求可配制直流自動型、脈沖基本型和脈沖自動型。

（4）離子氮化爐的操作

①爐內外及電氣柜保持清潔，爐體及電氣柜的保護接地良好，各種儀器儀表處于正常工作狀態。

②供氣系統、供水系統暢通，無阻塞現象。

③確保真空密封圈完好、干凈，真空泵的真空油量符合油標高度。

④抽真空。接通總電源，關閉蝶閥，啟動真空泵，緩慢打開蝶閥，以免發生噴油現象，抽真空至極限真空度。

⑤按工藝調整真空度、電壓、電流及氣體流量等參數。真空度應通過調整流量計和蝶閥來進行，使抽氣速率平穩。

⑥升溫過程要注意經常觀察爐內的工作情況，如出現起弧或局部溫度過高等現象時，要及時調整各項參數，降低電壓，以降低升溫速度，或暫停供氣。

⑦按工藝規定的溫度保溫。在保溫階段所需的電流密度小于升溫時所需的電流密度，真空度為267～800MPa。保溫期間應穩定氣體流量和抽氣率，以穩定爐內氣壓，并隨時觀察爐內工作狀況，發現問題及時處理。

⑧嚴格執行安全操作規程，不準在起吊的爐罩或爐蓋下站人或操作。

⑨起吊爐罩必須在對爐內充氣結束后進行。