双层辉光离子渗金属技术是我国学者发明的一项离子表面冶金技术，这项技术已应用于手用钢锯条齿部的合金化并获得成功。其基本过程是：用低碳钢带材加工成锯条一双层辉光离子W、Mn共渗或W、Mo、Cr、V等多元共渗一渗碳一淬火回火。为了使这项成果实施于工业化生产，有关科研、院校进行了深入细的研究，早在1992年我国就建成了世界上第一条年产量为1 000万支的离子渗金属生产线，并已投入批量生产。

        1)离子渗金属炉的技术指标。离子渗金属手用锯条生产线的主要设备包括：下料及切割加工机床、离子渗金属炉、可控气氛渗碳炉、高中温盐浴炉等。其中，离子渗金属炉是较关键、较核心的设备。根据技术可行性及生产过程的经济合理性要求，工业用离子渗金属炉应具有如下特点。

        ①使用性能稳定可靠，一次能进行大批量生产，且能节电。

        ②为了满足高温加热和炉温均匀性的需要，加热室必须设置具有有效的隔和合理的散热功能的隔热层。隔热层的热耗散量应能达到保温扩渗期间源极溅射所输出的热量。
   
        ③工件（料筐）的支撑机构、阴极及源极的输电装置必须能承受高温并具有良好的外绝缘、内导电特性。这些部件与炉体的连接处必须设有严格的间隙保护装置。
   
        ④阴极和源极的辉光放电参数应能满足工件加热和源极溅射的需求。

        ⑤为保证工件渗金属后获得合适的金相组织并缩短工件渗金属后的冷却时间，应采用炉内强制循环气冷措施。
   
        ⑥炉体应有良好的真空密封性能，以保证炉内应有的真空度及充入惰性气体后，气体介质的纯度。
   
        依照上述特点，对炉子的设计拟定出如下技术指标。

        ① 加热室有效尺寸：1 000mm x600mm x400mm。
   
        ② 较大装炉量：400kg(包括锯条及料筐)，每炉可装10 000 支锯条。

        ③冷炉极限真空度：0.4Pa。

        ④回压升率：0.67Pa/h。
   
        ⑤ 抽真空时间：15min（由1 x l05Pa 到lOPa) 。
   
        ⑥ 供电功率：源极120kW，阴极75kW(直流0 - 1 000V 连续可调)。

        ⑦ 升温时间：2.5h(散弧清理后至1 200℃，满炉升温)。

        ⑧较高工作温度：1 200cC。

        ⑨ 冷却充气压力：(7 -9) x 10（4）Pa。

        ⑩ 工作气压：10 - 1 000Pa。充气冷却时间：2h(由工作温度冷至200℃）。保温热平衡输出功率：90 - 110kW。

        2）离子渗金属工艺试验结果。在离子渗金属过程中，影响渗层厚度、渗层合金成分及其分布的工艺参数主要有源极电压、阴极（工件）电压、工作气压、加热温度和保温时间。源极电压的作用在于控制源极表面溅射总量。一般情况下，源极电压越高，溅射总量越多，工件表面沉积的合金浓度就越高；阴极电压的作用在于使工件表面产生辉光放电，以加热工件，还在于使工件表面受到离子轰击而活化，从而加速合金元素在工件表层的扩散，同时还可以影响源极表面溅射电流密度：工作气压的高低主要影响放电电流密度及工件表面沉积率的大小。气压太低，电流密度小，难以满足对溅射及工件加热的需求，反之，容易造成合金元素原子因气体分子的碰撞而返回源极，从而降低工件表面的沉积率，使工件表面合金浓度降低，同时由于放电电流密度过高，使工件过热。 

       因此，要保证产品渗层厚度、渗层成分及其分布，以及每炉10 000支锯条的质量均匀稳定，就涉及到上述诸多工艺参数的合理配合及调整。大量的试验数据结果表明，采用如下工艺参数可以满足产品的质量要求。源极电压800 - 1 000Y ， 阴极电压400 - 600V，工作气压30 - 40Pa，加热温度1 050 一1 08℃， 保温4h; 源极材料选用MoW20钢合金板材，工作介质气体为工业纯氩气。
   
       3) 后续热处理工艺试验结果。渗碳每炉装8 000 - 10 000 支，每条也采用并叠方式垂直悬挂于料筐中。要求整根锯条的齿部和背部都要渗透，背部的纫(C)在0.80%左右。但由于锯条之间间隙很小，渗碳气氛不易透入，因此满炉的渗碳时间较单支锯条要长。较后选定的渗碳工艺为：920℃x 2h 强渗（碳势0.9%)、扩散3h(碳势0.8%)，随炉降低至800℃油冷。 
   
       淬火回火在盐浴炉中进行，以保证锯齿刃部不产生氧化脱碳。因锯齿淬火回火后不再进行修磨加工，表面如脱碳则无法补救，所以锯条在盐浴热处理过程中要有防犯措施。淬火回火的工艺为：860℃x2min预热，1 180 -1 20℃ × 1min 加热，油淬；540 一560℃x 1h x 3 次回火。与M2 钢等通用高速钢相比，淬火加热温度偏低，这是由于渗金属层不含Cr、V元素，同时基于减少变形而确定的。
   
       产品的的金相组织和切削性能。为考查工艺的稳定性，对按上述工艺处理的锯条随机抽样检测，结果表明，被检测的锯条都获得了一层沿齿廓均匀连续分布的硬化层，渗层厚度在200 -250pm。渗层组织为回火马氏体基体上分布着密集细小的粒状碳化物。如此的碳化物形态及分布是渗金属后渗碳的特有产物，是普通高速钢难以获得的，也是离子渗金属锯条具有优良切削性能的重要原因。