低温离子渗硫技术的应用

渗硫技术的发展经过固体装箱渗硫、盐浴渗硫、低温电解渗硫和气相离子渗硫等几个阶段。固体装箱渗硫法和盐浴渗硫劳动强度大，能耗高，生产周期长，零件变形大，已经不再使用。目前，低温电解渗硫虽然在一些国家已得到生产应用，但由于硫化物层的质量欠佳，而电解液成分控制和生产的排放污染等环保问题的约束也逐步被淘汰。气相渗硫存在防毒、防爆和防污染等方面的问题，生产应用有一定困难。

近年来，随着机械加工业零件精密度的提高，以及对环境的高要求，要求传统渗硫技术需要进一步改进和提高。经过多年的不懈努力，热处理工作者已成功推出真空离子渗硫新工艺技术。该技术采用辉光放电原理，在真空条件下对钢铁零件进行硫化处理，使其表面产生厚度约5～20mm的硫化物层。由于它的技术优势和实用性被使用者认可和推广应用，进一步提高或改善了摩擦副零部件的使用寿命。

1.工艺特点

(1)处理温度低，应用的使用温度在200℃以下，不改变零件的组织和硬度，其变形量颇小。

(2)在真空条件下进行，确保零件表面粗造度不改变，作为零件的最终工序处理不影响零件的尺寸精度。

(3)采用专利技术，无污染排放，保证绿色环保的生产要求。

(4)根据使用要求，可通过调节工艺参数达到满意的渗层质量。

(5)设备简捷，操控性优良，质量稳定可靠。

2.设备特点

低温离子渗硫是在真空条件下进行，采用辉光放电原理加热零件达到工艺温度。设备状况如图1所示。

3.硫化物层结构特征

(1)硫化物层中的FeS为密排六方晶体结构，剪切强度低。在剪切应力作用下极易发生滑动，具有良好的自润滑性。

(2)硫化物层质地疏松、多维孔，有利于油脂的储藏，有利于油膜的形成与保持。

(3)硫化物层硬度低(90～100HV)，可软化摩擦副表面的微凸体，减缓硬金属表面微凸体对软金属表面的犁削作用。

(4)硫化物中的FeS具有极好的热稳定性，在大气环境下，600℃也不会发生氧化分解，可在高温工况下起到润滑作用。

(5)在受压和摩擦生热的条件下，FeS发生再生，沿着晶界向内扩散，使FeS层的润滑和防止粘着作用能够维持。

(6)零件表面形成硫化物层，其摩擦系数大幅度减少，摩擦产生的温升明显下降，可大大提高零件的使用寿命和稳定性。

4.应用效果

真空低温离子渗硫的效果得到充分的发挥，应该在硬化(渗碳、渗氮和其他表面硬化)处理后进行，也就是说，在硬基面的基础上实施为最佳。不同情况下的比较如上表所示。典型硫化零件如图2所示。

5.结语

对于不同产品零件的真空低温离子渗硫的应用表明，该工艺对于摩擦副或轻载负荷零件改善或提高的使用效果(寿命)十分明显。作为一种成熟的热处理技术，可以作为复合热处理的最后工序用于摩擦件的性能改善，在保持零件原有尺寸、精度、粗糙度和硬度的情况下，既延长零件寿命、提高产品质量，又可以降低能耗、节约原材料，还可以减少摩擦功耗、提高机械效率，更可以更新、优化设计。

可以认为，该技术大规模推广应朋有着广阔的前景，能够进一步提升产品的品质，有望带来更大的效应。