新型高效离子渗氮炉 【技术领域】
本发明涉及一种化学热处理炉，尤其是涉及一种新型高效辉光离子渗氮炉。
背景技术
渗氮是使氮离子渗入金属工件表层内的化学热处理工艺。渗入钢中的氮一方面由表及里与铁形成不同含氮量的氮化铁，一方面与钢中的合金元素结合形成各种合金氮化物，特别是氮化铝、氮化铬等。这些氮化物具有很高的硬度、热稳定性和很高的弥散度，因而可使渗氮后的钢件得到高的表面硬度、耐磨性、疲劳强度、抗咬合性、抗大气和过热蒸汽腐蚀能力、抗回火软化能力等。
中国实用新型专利CN 2278697 Y于1998年04月15日公开的渗氮炉由炉底盘、炉体、炉顶壳和阴极支座组成，在炉底盘上放置炉体，炉体上放置炉顶壳，炉底盘中间装有阴极支座。如图1所示，炉底盘4用螺栓固定在地基上，炉底盘4上放置炉体2，炉体2上放置炉顶壳8，它们分别用螺栓连接固定，接触面采用橡胶密封，炉底盘4上分别固定装有接线柱5、支承架3，支承架3上用螺栓固定若干石墨电阻7，接线柱5与石墨电阻7用多层薄铁皮或其它柔性材料连接，石墨电阻7与炉体2之间设有隔热屏1，隔热屏1是用铁板将硅酸铝耐火纤维毡固定在炉底盘4、炉顶壳8、炉体2与石墨电阻7之间。阴极支座6采用水冷阴极，用循环水使阴极降温。
传统的渗氮炉没有快速冷却装置，由此造成的弊端是很明显的：(1)渗氮周期很长，生产效率低下；(2)某些具有回火脆性的钢在渗氮保温结束后，由于冷却速度过慢而导致基体性能恶化。
【发明内容】
本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提出一种渗氮周期短、具有快速冷却装置的新型高效离子渗氮炉。
为了实现上述目的，本发明的离子渗氮炉主要由炉底盘、炉体和炉顶壳组成，工作台支架用螺栓固定在地基上，炉底盘上放置炉体，炉体上放置炉顶壳，炉体和炉顶壳之间设有隔热门，隔热门和炉顶壳之间设有热交换器和快冷风机。
相对于现有技术，本发明的新型高效渗氮炉在炉体和炉顶壳之间设有热交换器和快冷风机，保证渗氮保温终了工件能够快速冷却，从而缩短了渗氮周期，同时可避免某些具有回火脆性的钢由于冷却速度慢而产生回火脆性，优化了工件的基体性能。
【附图说明】
图1是传统渗氮炉的结构示意图；
其中：1为隔热屏；2为炉体；3为支承架；4为炉底盘；5为接线柱；6为阴极支座；7为石墨电阻；8为炉顶壳。
图2是本发明渗氮炉的结构示意图。
其中：21为炉底盘；22为工作台支架；23为接线柱；24为阴极盘；25为导气隔热套；26为炉体；27为阳极屏；28为隔热门；29为冷却水层；30为热交换器；31为炉顶壳；32为快冷风机。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
如图2所示，本发明一较佳实施例的渗氮炉用螺栓把工作台支架22固定在地基上，炉底盘21上放置炉体26，炉体26上放置炉顶壳31，各接触面用橡胶密封，炉体26和炉顶壳31用螺栓连接固定。炉底盘21上固定设有接线柱23，接线柱23和设置在炉体内的阴极盘24相接，待渗氮的工件置于阴极盘24上，工件与炉体26之间设有阳极屏27，阳极屏27和炉体26间设有导气隔热套25；炉体26和炉顶壳31之间设有隔热门28，隔热门28可开启和闭合；隔热门28和炉顶壳间设有热交换器30和快冷风机32；阴极接线柱23采用水冷却，用循环冷却水使炉体26降温。
本发明的离子渗氮炉的电源采用脉冲电流，渗氮时，隔热门28闭合，接线柱23接阴极，炉体26接阳极，工件和阴极相连，在阴极和阳极间加约400-1000V地电压，电子和正离子分别奔向阳极和阴极，它们不断碰撞气体分子，使之激发和电离。这时阴阳极之间就有连续电流通过。其中正离子在电场作用下加速射向阴极，并在阴极位降区多次碰撞中性粒子，使之具有与正粒子相近的能量，工件受这些高能粒子的猛烈轰击而加热。由于离子的轰击，工件表面产生阴极溅射，同时由于吸附、扩散等作用，氮渗入工件表面。
渗氮完成后，断开阴阳极之间的电压，充一定量的氮气等非氧化性气体，接着开启隔热门28和快冷风机32，使气体在渗氮炉内循环流动，其循环流动过程如图2中箭头所示，热量通过热交换器30和炉壁而迅速带走，保证工件能够快速冷却，从而缩短了渗氮周期，同时可避免某些具有回火脆性的钢由于冷却速度慢而产生的回火脆性，保证了工件的基体性能。
热交换器可根据炉体尺寸选择以标准化生产的可折式换热器。
冷却速度比随炉冷却和空气冷却快，具体的冷却速度和所充气体的种类、压力，风机的功率和转速及热交换器的型号等因素有关。