滲氮爐罐的老化及對策

寧波海天塑機集團有限公司 （浙江 315821） 謝學興 王 挺

爐罐老化是指滲氮爐罐經過長時間使用后，爐內氨分解率明顯上升到喪失部分滲氮能力的現象。其實質是罐壁（包括爐內輸氨管）對氨氣分解率觸媒作用增強所造成氨氣消耗量增加，甚至可能使滲氮失控，滲氮產品達不到技術要求。

一般國內的滲氮爐罐和輸氨管是由18-8Ti不銹鋼材料所制成。新的滲氮爐罐由于其表面的鈍化膜會妨礙氮的滲入，但是由于18-8Ti中含Ni量較低，所以還是會有滲入（一般滲入很慢，而且滲層不均勻）。隨著滲氮爐次增加，滲氮時間的增加，內壁逐漸被滲氮（見附圖）。在相同的工藝、溫度、時間及相同的裝爐量下，氨的分解率逐漸提高，為了保證工藝所需的氮勢NP，這時必須退氮。

裝爐量與氨分解率關系圖

爐罐老化基本規律是流量慢速增長，到一定時間就快速增長到不可控NP階段。附圖是生產中一個爐子實際生產的數據情況，該爐子裝爐量遠未達到設備所規定的裝爐量，因此，工件對氨分解率的作用是主要影響因素，爐罐吸[N]是逐漸緩慢的，反映了真實的情況。

眾所周知，一般情況下氨分解率越低，NP越高，滲氮能力越強。但必須指出的是，氨分子分解產生的氮原子是非常活潑的，如不被吸收則會以極快的速度結合成穩定的氮分子，而這穩定的氮分子是不能被鋼表面所吸收的。當氨分解率很高時，也就是氣氛中氨氣所占比例越小，即氨氣濃度越小，則單位時間內撞擊鋼件表面上的氨分子數目越少，分解產生的氮原子數目也越少，滲氮能力就越低。也有人認為氨分解率越高，爐中氫氣濃度較高，會吸附在鋼件表面，從而影響氮原子的吸收。當然假設氣氛中全部是氨，即分解率為0，沒有產生氮原子，那當然也談不上滲氮。因此，在生產中，控制合理且很低的分解率，必然使得氨消耗量劇增，而且氣流沖擊工件，導致溫度不均勻和無法控制，進而造成工件滲層不均勻和變形，有些甚至會造成滲氮難以控制。分解率和NP還受到化合物層控制，氮濃度過高會增加脆性。在合理的NP下，有利于滲氮速度的提高。