本课题提出一种新的离子渗氮技术:双阴极辉光离子渗氮。该技术是将炉体作为阳极,多孔铁质圆筒作为阴极1,阴极盘作为阴极2,在三者构成的增强顺电场条件下,辉光放电产生等离子体,对钢件进行渗氮处理。其目的是为了消除目前离子渗氮存在的各种不足与缺陷:如工件温度均匀性差、由小孔引起的空心阴极效应、表面打弧等受气体放电特性影响而无法克服的问题。并对其结构、工作原理、工作过程、优势做了系统的研究与介绍。用自制的双阴极辉光离子渗氮装置对Cr12MoV钢进行氮化研究。结果表明,双阴极辉光离子渗氮是一种高效的离子渗氮法,能解决传统离子渗氮存的各种问题,并能获到与直流离子渗氮相似的处理效果。由金相照片可以看出,氮化处理之后,渗层由表层的白亮层与次层的扩散层构成,通过XRD分析可知渗层表面为由ε相和γ’相组成的化合物,且表面有CrN析出。本文还利用双阴极辉光离子渗氮技术对Q235钢进行氮化处理。运用先进的检测分析仪器,如X射线衍射仪、扫描电子显微镜、维式显微硬度计、金相显微镜等,对渗层厚度、相结构、渗层微观形貌、硬度及横截面硬度梯度等进行测试分析。揭示了氮化工艺参数:温度、时间、气压、电压对渗氮层组织的影响规律。实验结果显示:温度是影响渗氮效果的重要因素,处理温度的提高,渗层厚度随之增加,温度550℃时,白亮层变得疏松,致密性下降,试样表面显微硬度随温度先增加而后降低,硬度梯度逐渐平缓。渗层厚度与时间为抛物线关系,延长处理时间,渗层厚度迅速增加,但时间超过10h时,厚度增幅速度减慢,表面硬度因渗层厚度的增加而提高。随着渗氮气压的升高,渗层厚度与表面显微硬度均增加,渗层表面硬度梯度趋于平缓。渗氮电压影响氨的分解、电离和界面反应的效果,提高工作电压,试样渗层厚度和表面显微硬度均得到增加。降低阴极盘电压、延长氮化处理时间,可降低双阴极辉光离子渗氮处理过程中的边缘效应。从综合的角度考虑,Q235钢双阴极辉光离子渗氮处理的较佳工艺参数为:渗氮温度500℃、气压350Pa、保温时间12h、阴极盘电压650V。