3.3 离子氮化炉（渗氮炉）
离子渗氮炉是利用低真空放电原理，使氮、氢离子轰击工件表面而升温，并使氮离子渗入工件表面的化学热处理设备。改变渗入气体，也可以进行渗硫、氮碳共渗、硫氮共渗、硫氮碳共渗等其他化学热处理。根据炉体的形状，离子渗氮炉可分为钟罩式炉、井式炉和卧式炉等。其中以钟罩炉和井式炉居多。
（1）离子渗氮炉的结构 离子渗氮炉的组成如表3-19所示。钟罩式离子渗氮炉的结构如图3-25所示。对于多炉体或组合生产线，比钟罩式炉复杂，还有电源切换系统或机械移动机构。多炉体设备是一套电源控制系统和两套炉体形成的“一拖二”设备，两套炉体交替处理，轮流冷却，可以缩短生产周期。
表3-19 离子渗氮炉的组成
图3-25 钟罩式离子渗氮炉的结构示意图
1—氨气瓶；2—压力表；3—稳压、干燥罐；4—流量计；5—真空计；6—测温仪表；7—电源柜；8—放气阀；9—观察窗；10—热电偶；11—阴极盘；12—钟罩；13—密封圈；14—炉底盘；15—支架；16—蝶阀；17—排气管；18—真空泵；19—阴极导线；20—阳极导线
（2）离子渗氮炉的技术要求
①离子渗氮炉的额定温度为650℃。
②整流输出电压连续可调，在200V以上无突跳现象。
③炉体的极限真空度≤6.7Pa。
④炉体的压升率≤7.8Pa/h。
⑤空炉冷态下，从标准大气压抽到6.7Pa所需的时间≤30min（适于真空系统容积≤4m3的炉子）。
⑥在标准大气压状态下，用1000V绝缘电阻表测量炉体阴极与阳极之间的绝缘电阻≥4MΩ。
⑦电源应有可靠的灭弧装置，灭弧时间应符合所采用的灭弧方法的规定。
⑧冷壁式离子渗氮炉至少应设有两层隔热屏。
⑨带有辅助电源的离子渗氮炉，仅用辅助电源加热时，炉子的有效加热区按GB/T 9452—2012《热处理有效加热区测定方法》中的规定测定，其温度偏差值不得超过±10℃。
⑩应设置电压、电流、真空度和进气流量的测量指示仪表，温度测量指示仪表应具有控制和记录功能。
冷却水系统应设有保护装置。
（3）离子渗氮炉的技术参数 LD系列离子渗氮炉的技术参数如表3-20所示。
表3-20 LD系列离子渗氮炉的技术参数
注：表中所列离子氮化炉为直流基本型，根据要求可配制直流自动型、脉冲基本型和脉冲自动型。
（4）离子氮化炉的操作
①炉内外及电气柜保持清洁，炉体及电气柜的保护接地良好，各种仪器仪表处于正常工作状态。
②供气系统、供水系统畅通，无阻塞现象。
③确保真空密封圈完好、干净，真空泵的真空油量符合油标高度。
④抽真空。接通总电源，关闭蝶阀，启动真空泵，缓慢打开蝶阀，以免发生喷油现象，抽真空至极限真空度。
⑤按工艺调整真空度、电压、电流及气体流量等参数。真空度应通过调整流量计和蝶阀来进行，使抽气速率平稳。
⑥升温过程要注意经常观察炉内的工作情况，如出现起弧或局部温度过高等现象时，要及时调整各项参数，降低电压，以降低升温速度，或暂停供气。
⑦按工艺规定的温度保温。在保温阶段所需的电流密度小于升温时所需的电流密度，真空度为267～800MPa。保温期间应稳定气体流量和抽气率，以稳定炉内气压，并随时观察炉内工作状况，发现问题及时处理。
⑧严格执行安全操作规程，不准在起吊的炉罩或炉盖下站人或操作。
⑨起吊炉罩必须在对炉内充气结束后进行。