硬氮化和软氮化工艺等方面的比较

氮化处理方式比较

一、氮化的机理氮化是将工件放入大量活性氮原子的介质中，在一定温度与压力下，把氮原子渗入钢件表面，形成富氮硬化层的热处理。

二、氮化的作用1、氮化能使零件表面有更高的硬度和耐磨性。

例如用38CrMoAlA钢制作的零件经氮化处理后表面的硬度可达HV=950—1200，相当于HRC=65—72，而且氮化后的高强度和高耐磨性保持到500—600℃，不会发生显著的改变。

2、能提高抗疲劳能力。

由于氮化层内形成了更大的压应力，因此在交变载荷作用下，零件表现出具有更高的疲劳极限和较低的缺口敏感性，氮化后工件的疲劳极限可提高15—35%。

3、提高工件抗腐蚀能力，由于氮化使工件表面形成一层致密的、化学稳定性较高的ε相层，在水蒸气中及碱性溶液中具有高的抗腐蚀性，此种氮化法又简单又经济，可以代替镀锌、发蓝，以及其它化学镀层处理。

此外，有些模具经过氮化，不但可以提高耐磨性和抗腐性，还能减少模具与零件的粘合现象，延长模具的工作寿命。

二、氮化的实现方法1、气体氮化气体氮化是将工件放入一个密封空间内，通入氨气，加热到500-580℃保温几个小时到几十个小时。

氨气在400℃以上将发生如下分解反应：2NH3—→3H2+2[N]，从而炉内就有大量活性氮原子，活性氮原子[N]被钢表面吸收，并向内部扩散，从而形成了氮化层。

以提高硬度和耐磨性的氮化通常渗氮温度为500—520℃。

停留时间取决于渗氮层所需要的厚度，一般以0.01mm/h计算。

因此为获得0.25—0.65mm的厚度，所需要的时间约为20—60h。

提高渗氮温度，虽然可以加速渗氮过程，但会使氮化物聚集、粗化，从而使零件表面层的硬度降低。

对于提高硬度和耐磨性的氮化，在氮化时必须采用含Mo、A、V等元素的合金钢，如38CrMoAlA、38CrMoAA等钢。

这些钢经氮很后，在氮化层中含有各种合金氮化物，如：AlN、CrN、MoN、VN等。

这些氮化物具有很高的硬度和稳定性，并且均匀弥散地分布于钢中，使钢的氮化层具有很高的硬度和耐磨性。

氮化处理——精选推荐

氮化处理氮化处理⼀、定义氮化[1]；渗氮nitrding，nitrogen case hardenin在⼀定温度下⼀定介质中使氮原⼦渗⼊⼯件表层的化学热处理⼯艺。

常见有液体渗氮、⽓体渗氮、离⼦渗氮。

氮化处理⼜称为扩散渗氮。

⽓体渗氮在1923年左右，由德国⼈Fry⾸度研究发展并加以⼯业化。

由于经本法处理的制品具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐⾼温，其应⽤范围逐渐扩⼤。

例如钻头、螺丝攻、挤压模、压铸模、鍜压机⽤鍜造模、螺杆、连杆、曲轴、吸⽓及排⽓活门及齿轮凸轮等均有使⽤。

⼆、氮化⽤钢简介传统的合⾦钢料中之铝、铬、钒及钼元素对渗氮甚有帮助。

这些元素在渗氮温度中，与初⽣态的氮原⼦接触时，就⽣成安定的氮化物。

尤其是钼元素，不仅作为⽣成氮化物元素，亦作为降低在渗氮温度时所发⽣的脆性。

其他合⾦钢中的元素，如镍、铜、硅、锰等，对渗氮特性并⽆多⼤的帮助。

⼀般⽽⾔，如果钢料中含有⼀种或多种的氮化物⽣成元素，氮化后的效果⽐较良好。

其中铝是最强的氮化物元素，含有0.85~1.5%铝的渗氮结果最佳。

在含铬的铬钢⽽⾔，如果有⾜够的含量，亦可得到很好的效果。

但没有含合⾦的碳钢，因其⽣成的渗氮层很脆，容易剥落，不适合作为渗氮钢。

⼀般常⽤的渗氮钢有六种如下：(1)含铝元素的低合⾦钢(标准渗氮钢)(2)含铬元素的中碳低合⾦钢SAE 4100，4300，5100，6100，8600，8700，9800系。

(3)热作模具钢(含约5%之铬)SAE H11(SKD–61)H12，H13(4)肥粒铁及⿇⽥散铁系不锈钢SAE 400系(5)奥斯⽥铁系不锈钢SAE 300系(6)析出硬化型不锈钢17-4PH，17–7PH，A–286等含铝的标准渗氮钢，在氮化后虽可得到很⾼的硬度及⾼耐磨的表层，但其硬化层亦很脆。

相反的，含铬的低合⾦钢硬度较低，但硬化层即⽐较有韧性，其表⾯亦有相当的耐磨性及耐束⼼性。

因此选⽤材料时，宜注意材料之特征，充分利⽤其优点，俾符合零件之功能。

氮化处理的工艺

氮化包括气体氮化、辉光离子氮化与软氮化,软氮化就是一种通俗的叫法,严格的讲,软氮化就是一种以渗氮为主的低温氮碳共渗,主要特点就是渗速快(2-4h),但渗层薄(一般在0、4以下),渗层梯度陡,硬度并不低,如果就是液体氮化,硬度甚至略高于气体氮化。

气体氮化可以做到深渗层,它的硬度梯度缓,比软氮化承受的载荷高,外观漂亮,缺点就是周期长,表面有脆性相,一般要有一道精加工(加工余量很小,一般1丝到2丝)。

辉光离子氮化有气体氮化的优点,在0、4㎜渗层以下,渗速比气体氮化快的多,而且表面不会有脆性相,可以局部氮化,缺点就是成本略高,对形状复杂或带长孔的工件效果不好。

变形方面应该就是辉光离子氮化变形最小,实际中相差很小,很多时候几乎一样氮化包括气体氮化、辉光离子氮化与软氮化,软氮化就是一种通俗的叫法,严格的讲,软氮化就是一种以渗氮为主的低温氮碳共渗,主要特点就是渗速快(2-4h),但渗层薄(一般在0、4以下),渗层梯度陡,硬度并不低,如果就是液体氮化,硬度甚至略高于气体氮化。

气体氮化可以做到深渗层,它的硬度梯度缓,比软氮化承受的载荷高,外观漂亮,缺点就是周期长,表面有脆性相,一般要有一道精加工(加工余量很小,一般1丝到2丝)。

辉光离子氮化有气体氮化的优点,在0、4㎜渗层以下,渗速比气体氮化快的多,而且表面不会有脆性相,可以局部氮化,缺点就是成本略高,对形状复杂或带长孔的工件效果不好。

变形方面应该就是辉光离子氮化变形最小,实际中相差很小,很多时候几乎一样。

软氮化实质上就是以渗氮为主的低温氮碳共渗,钢的氮原子渗入的同时,还有少量的碳原子渗入,其处理结果与一般气体氮化相比,渗层硬度较氮化低,脆性较小,故称为软氮化。

1、软氮化方法分为:气体软氮化、液体软氮化及固体软氮化三大类。

目前国内生产中应用最广泛的就是气体软氮化。

气体软氮化就是在含有活性氮、碳原子的气氛中进行低温氮、碳共渗,常用的共渗介质有尿素、甲酰胺、氨气与三乙醇胺,它们在软氮化温度下发生热分解反应,产生活性氮、碳原子。

碳氮共渗和硬氮化

碳氮共渗和硬氮化
碳氮共渗和硬氮化是两种不同的金属表面处理技术，区别如下：1、处理工艺不同。

碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程，以渗碳为主同时渗入氮的化学热处理工艺；硬氮化是向金属表面渗入氮原子的过程，是使金属表面获得一层致密的氮化物薄膜的化学热处理工艺。

2、处理温度不同。

碳氮共渗的温度最高，一般为560~570℃；硬氮化的温度较低，一般为500~520℃。

3、处理时间不同。

碳氮共渗的时间一般为2~3小时；硬氮化的时间一般为12至15小时。

4、应用不同。

碳氮共渗应用于模具零件表层；硬氮化应用于高速钢刀具、精密磨具、量具及某些耐磨零件的表面强化处理。

硬氮化和软氮化的区别概念

氮化白亮层硬氮化表面白层不可避免地出现ε多相化合物层（Fe2--3N），脆性大，所以氮化后需将此层磨削去掉软氮化表面的多相化合物白层中没有硬氮化白层中高脆性的Fe2N。

通常白层中的Fe3N与Fe4N约占80%、碳化物约占20%。

该化合物白层即为抗磨层。

所以软氮化必须获得一定白亮层才算合格。

两者氮化的用处一般氮化应用于载荷大，接触疲劳相对要求高的工件，强调深层深度。

而软氮化的作用就是渗速快，一般用于载荷小的工件，渗层要求浅。

两者氮化概念1，硬氮化：学名‘渗氮’，也有人称为常规氮化。

渗入钢表面的是单一的‘氮’元素，在方法上有气体法和离子法等。

对于结构零件通常选用的钢种为含铬、钼、钛、铝等合金元素的专用钢，也有在其它钢种上进行渗氮的，例如不锈钢、模具钢等。

渗氮处理的温度通常在480～540℃范围（既要保持工件的心部的调质硬度又要使渗氮层的硬度达到要求值），处理的时间按照要求深度不同，一般为15～70小时，甚至更长。

渗氮的着眼点是希望获得较深厚度（0.1～0.65mm,也有要求更深一些的）具有高硬度的呈弥散状的合金氮化物层（即扩散层），对于出现外表层的化合物层（白亮层）则希望尽可能的浅簿，甚至希望没有。

2，软氮化：学名‘氮碳共渗’，早期把苏联（俄罗斯）的液体法翻译为‘低温氰化’。

现在国内流行的有气体法、无（低）毒液体法和离子法。

渗入钢表面的元素以‘氮’为主，同时添加了‘碳’。

碳的加入使表面化合物层（白亮层）的形成和性能得到某些甚至是明显的改善。

这里要强调一下，和渗氮不同的地方是：氮碳共渗的着眼点是希望获得一定厚度（一般为10～20μm，也有要求20μm以上的，目前实验室里据称在碳素钢上曾经达到的厚度为110μm）硬度高、脆性小、没有或很少疏松等性能优良的白亮层，至于次表面的扩散层，按照钢种和使用要求不同虽然有时需要作某些调整，但处于次要地位了。

氮碳共渗的适用广泛，几乎覆盖所有常用钢种和铸铁。

以碳素钢为例，按照氮碳共渗处理的温度分为铁索体氮碳共渗（520～590℃）和奥氏体氮碳共渗（600～720℃），处理的时间一般为2～6小时，前者获得的白亮层为铁氮化合物，后者快冷后在铁氮化合物层的下面还有一层含氮奥氏体＋马氏体层（5～12μm）。

硬氮化和软氮化的区别概念

硬氮化和软氮化的区别概念氮化白亮层硬氮化表面白层不可避免地出现ε多相化合物层(Fe2--3N)，脆性大，所以氮化后需将此层磨削去掉软氮化表面的多相化合物白层中没有硬氮化白层中高脆性的Fe2N。

通常白层中的Fe3N与Fe4N约占80%、碳化物约占20%。

该化合物白层即为抗磨层。

所以软氮化必须获得一定白亮层才算合格。

两者氮化的用处一般氮化应用于载荷大，接触疲劳相对要求高的工件，强调深层深度。

而软氮化的作用就是渗速快，一般用于载荷小的工件，渗层要求浅。

两者氮化概念1，硬氮化:学名‘渗氮’，也有人称为常规氮化。

渗入钢表面的是单一的‘氮’元素，在方法上有气体法和离子法等。

对于结构零件通常选用的钢种为含铬、钼、钛、铝等合金元素的专用钢，也有在其它钢种上进行渗氮的，例如不锈钢、模具钢等。

渗氮处理的温度通常在480,540?范围(既要保持工件的心部的调质硬度又要使渗氮层的硬度达到要求值)，处理的时间按照要求深度不同，一般为15,70小时，甚至更长。

渗氮的着眼点是希望获得较深厚度(0.1,0.65mm,也有要求更深一些的)具有高硬度的呈弥散状的合金氮化物层(即扩散层)，对于出现外表层的化合物层(白亮层)则希望尽可能的浅簿，甚至希望没有。

2，软氮化:学名‘氮碳共渗’，早期把苏联(俄罗斯)的液体法翻译为‘低温氰化’。

现在国内流行的有气体法、无(低)毒液体法和离子法。

渗入钢表面的元素以‘氮’为主，同时添加了‘碳’。

碳的加入使表面化合物层(白亮层)的形成和性能得到某些甚至是明显的改善。

这里要强调一下，和渗氮不同的地方是:氮碳共渗的着眼点是希望获得一定厚度(一般为10,20μm，也有要求20μm以上的，目前实验室里据称在碳素钢上曾经达到的厚度为110μm)硬度高、脆性小、没有或很少疏松等性能优良的白亮层，至于次表面的扩散层，按照钢种和使用要求不同虽然有时需要作某些调整，但处于次要地位了。

氮碳共渗的适用广泛，几乎覆盖所有常用钢种和铸铁。

机械加工常见热处理工艺

渗碳渗碳热处理渗碳：是对金属表面处理的一种，采用渗碳的多为低碳钢或低合金钢，具体方法是将工件置入具有活性渗碳介质中，加热到900--950摄氏度的单相奥氏体区，保温足够时间后，使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层，从而获得表层高碳，心部仍保持原有成分。

相似的还有低温渗氮处理。

这是金属材料常见的一种热处理工艺，它可以使渗过碳的工件表面获得很高的硬度，提高其耐磨程度。

概述渗碳（carburizing/carburization）是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。

也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。

渗碳工件的材料一般为低碳钢或低碳合金钢(含碳量小于0.25%)。

渗碳后﹐钢件表面的化学成分可接近高碳钢。

工件渗碳后还要经过淬火﹐以得到高的表面硬度﹑高的耐磨性和疲劳强度﹐并保持心部有低碳钢淬火后的强韧性﹐使工件能承受冲击载荷。

渗碳工艺广泛用于飞机﹑汽车和拖拉机等的机械零件﹐如齿轮﹑轴﹑凸轮轴等。

渗碳工艺在中国可以上溯到2000年以前。

最早是用固体渗碳介质渗碳。

液体和气体渗碳是在20世纪出现并得到广泛应用的。

美国在20年代开始采用转筒炉进行气体渗碳。

30年代﹐连续式气体渗碳炉开始在工业上应用。

60年代高温(960～1100℃)气体渗碳得到发展。

至70年代﹐出现了真空渗碳和离子渗碳。

分类按含碳介质的不同﹐渗碳可分为气体渗碳、固体渗碳﹑液体渗碳﹑和碳氮共渗（氰化）。

气体渗碳是将工件装入密闭的渗碳炉内，通入气体渗剂（甲烷、乙烷等）或液体渗剂（煤油或苯、酒精、丙酮等），在高温下分解出活性碳原子，渗入工件表面，以获得高碳表面层的一种渗碳操作工艺。

固体渗碳是将工件和固体渗碳剂（木炭加促进剂组成）一起装在密闭的渗碳箱中，将箱放入加热炉中加热到渗碳温度，并保温一定时间，使活性碳原子渗人工件表面的一种最早的渗碳方法。

液体渗碳是利用液体介质进行渗碳，常用的液体渗碳介质有：碳化硅，―603‖渗碳剂等。

硬氮化和软氮化工艺等方面的比较

硬氮化和软氮化工艺等方面的比较我在外工作多年，在工作中经常会遇到客户送来的产品需要氮化处理。

但当我们问到是氮化或软氮化时，他们就不知到了。

因为他们都是机械设计方面的技术人员，对热处理知识了解的不是太多。

所以，我们就得耐心的给他们讲解氮化和软氮化的区别和性能，包括生产成本等等。

所以，有必要将氮化和软氮化的工艺特点及主要应用范围进行了整理，供机械设计方面的工程技术人员在产品设计过程中参考。

一、硬氮化和软氮化方法、特点及主要应用范围。

国家标准对软氮化和硬氮化工艺方面的要求：1、GB/T18177-2000《钢的气体渗氮》（硬氮化）根据不同的渗层有多种工艺供选择。

2、⑴JB/T4155-1999《气体氮碳共渗》（软氮化）一般只有一个工艺范围供选择,常用的共渗温度为540-570℃，保温2-4H，处理过程要注意炉温波动及渗剂的加入量；工件进炉后，排气速度宜快，升温速度要控制，必要时可采取预热措施。

⑵对表面色泽有要求的工件，在升温阶段及共渗后冷却过程中，必须在渗氮气氛或其它保护气氛中进行。

三、检测方面：1、GB/T18177-2000《钢的气体渗氮》中检验方法中规定：⑴裂纹、开裂等可用肉眼判别，也可采用磁粉或渗透探伤等方法鉴别。

⑵表面硬度检验：根据产品要求以及渗层深度采用不同的负荷。

⑶渗层脆性检验：共5 级，一般零件1-3级合格，重要零件1-2级合格。

⑷渗氮层疏松检验：共5 级，一般零件1-3级合格，重要零件1-2级合格。

⑸渗氮扩散层中氮化物检验：共5 级，一般零件1-3级合格，重要零件1-2 级合格。

2、JB/T4155-1999《气体氮碳共渗》(软氮化)中检验方法中规定：⑴表面硬度及渗层深度见下表气体氮碳共渗后的表面硬度和渗层深度⑵化合物疏松层是其必检项目。

共5 级，一般零件1-3级合格，重要零件1-2 级合格。

四、软氮化和硬氮化之间的比较：1、渗层组织：软氮化后的渗层组织与气体氮化相似，由化合物层和扩散层组成。

硬氮化

1，硬氮化：学名‘渗氮’，也有人称为常规氮化。

渗入钢表面的是单一的‘氮’元素，在方法上有气体法和离子法等。

对于结构零件通常选用的钢种为含铬、钼、钛、铝等合金元素的专用钢，也有在其它钢种上进行渗氮的，例如不锈钢、模具钢等。

渗氮处理的温度通常在480～540℃范围（既要保持工件的心部的调质硬度又要使渗氮层的硬度达到要求值），处理的时间按照要求深度不同，一般为15～70小时，甚至更长。

渗氮的着眼点是希望获得较深厚度（0.1～0.65mm,也有要求更深一些的）具有高硬度的呈弥散状的合金氮化物层（即扩散层），对于出现外表层的化合物层（白亮层）则希望尽可能的浅簿，甚至希望没有。

2，软氮化：学名‘氮碳共渗’，早期把苏联（俄罗斯）的液体法翻译为‘低温氰化’。

现在国内流行的有气体法、无（低）毒液体法和离子法。

渗入钢表面的元素以‘氮’为主，同时添加了‘碳’。

碳的加入使表面化合物层（白亮层）的形成和性能得到某些甚至是明显的改善。

这里要强调一下，和渗氮不同的地方是：氮碳共渗的着眼点是希望获得一定厚度（一般为10～20µm，也有要求20µm以上的，目前实验室里据称在碳素钢上曾经达到的厚度为110µm）硬度高、脆性小、没有或很少疏松等性能优良的白亮层，至于次表面的扩散层，按照钢种和使用要求不同虽然有时需要作某些调整，但处于次要地位了。

氮碳共渗的适用广泛，几乎覆盖所有常用钢种和铸铁。

以碳素钢为例，按照氮碳共渗处理的温度分为铁索体氮碳共渗（520～590℃）和奥氏体氮碳共渗（600～720℃），处理的时间一般为2～6小时，前者获得的白亮层为铁氮化合物，后者快冷后在铁氮化合物层的下面还有一层含氮奥氏体＋马氏体层（5～12µm）。

为了增强和改善白亮层的性能，我国的热处理工作者还采用了在渗氮的同时又单独或组合添加硼、氧、硫、稀土等元素，做了大量的工作，并且大都不同程度的取得看得出来的效果。

这种探索，至今方兴未艾，是热处理工作者孜孜以求的热点之一。

氮化处理的工艺

氮化包括气体氮化、辉光离子氮化和软氮化，软氮化是一种通俗的叫法，严格的讲，软氮化是一种以渗氮为主的低温氮碳共渗，主要特点是渗速快（2-4h），但渗层薄（一般在0.4以下),渗层梯度陡，硬度并不低，如果是液体氮化，硬度甚至略高于气体氮化。

气体氮化可以做到深渗层，它的硬度梯度缓，比软氮化承受的载荷高，外观漂亮，缺点是周期长，表面有脆性相，一般要有一道精加工（加工余量很小，一般1丝到2丝）。

辉光离子氮化有气体氮化的优点，在0.4㎜渗层以下，渗速比气体氮化快的多，而且表面不会有脆性相，可以局部氮化，缺点是成本略高，对形状复杂或带长孔的工件效果不好。

变形方面应该是辉光离子氮化变形最小，实际中相差很小，很多时候几乎一样氮化包括气体氮化、辉光离子氮化和软氮化，软氮化是一种通俗的叫法，严格的讲，软氮化是一种以渗氮为主的低温氮碳共渗，主要特点是渗速快（2-4h），但渗层薄（一般在0.4以下),渗层梯度陡，硬度并不低，如果是液体氮化，硬度甚至略高于气体氮化。

气体氮化可以做到深渗层，它的硬度梯度缓，比软氮化承受的载荷高，外观漂亮，缺点是周期长，表面有脆性相，一般要有一道精加工（加工余量很小，一般1丝到2丝）。

辉光离子氮化有气体氮化的优点，在0.4㎜渗层以下，渗速比气体氮化快的多，而且表面不会有脆性相，可以局部氮化，缺点是成本略高，对形状复杂或带长孔的工件效果不好。

变形方面应该是辉光离子氮化变形最小，实际中相差很小，很多时候几乎一样。

软氮化实质上是以渗氮为主的低温氮碳共渗，钢的氮原子渗入的同时，还有少量的碳原子渗入，其处理结果与一般气体氮化相比，渗层硬度较氮化低，脆性较小，故称为软氮化。

1、软氮化方法分为：气体软氮化、液体软氮化及固体软氮化三大类。

目前国内生产中应用最广泛的是气体软氮化。

气体软氮化是在含有活性氮、碳原子的气氛中进行低温氮、碳共渗，常用的共渗介质有尿素、甲酰胺、氨气和三乙醇胺，它们在软氮化温度下发生热分解反应，产生活性氮、碳原子。

氮化工艺的详细讲解

氮化工艺的详细讲解#热处理基础知识氮原子序数为7，比碳大1，原子结构与碳不同，因此氮元素与铁元素的化学作用和金属晶体学作用完全不同于碳与铁的相互作用。

渗氮温度比渗碳温度低得多，渗氮层的结构也比渗碳层复杂得多。

本期分别简要介绍渗氮和氮碳共渗的原理、工艺方法、作用及渗层检查。

一、渗氮钟罩式氮化炉出炉场景1.1渗氮原理渗氮，也叫氮化，有时候为了区别软氮化，也称硬氮化，但就渗氮层硬度来讲，并无软硬之分。

渗氮工艺过程和其它化学热处理一样，包括渗剂反应、溶剂中扩散、相界面反应、氮元素在铁中扩散，以及扩散过程中氮化物的形成。

渗剂中的反应主要指渗剂中分解出含有活性氮原子的过程，该物质通过渗剂中的扩散输送至铁表面，参与界面反应，在界面反应中产生的活性氮原子被铁表面吸收，进而向内部扩散。

渗氮使用最多的介质是氨气，在渗氮温度下，氨是亚稳定的，它发生如下分解反应：2NH3＜＝＞3H2+2［N］当活性氮原子遇到铁原子时，则发生下列反应：Fe+［N］＜＝＞Fe（N）4Fe+［N］＜＝＞Fe4（N）2~3Fe+［N］＜＝＞Fe2~3（N）2Fe+［N］＜＝＞Fe2（N）Fe-N系中存在的相如表1所示。

除表中所列各项外，Fe-N 系中可能出现含氮马氏体α´和介稳定相α〞。

前者是渗氮后快冷的产物，呈体心正方点阵，硬度较高可达650HV左右；α〞氮化物的分子式为Fe16N2，或Fe8N呈体心正方点阵。

▼表1渗氮层中各相的性质（纯铁渗氮）氮的渗入过程不同于渗碳，它是一个典型的反应扩散过程，依照Fe-N相图，不同温度下，随着渗氮时间的延长，依次形成的相各有不同。

详见表2。

▼表2纯铁渗氮层中各相的形成顺序及平衡状态下各层的相组成物渗氮层的形成过程详见图1。

在渗氮初期，表层的α固溶体未被N所饱和，渗氮层的深度可随时间的增加而增加。

随着气相中氮的不断渗入，使α达到饱和氮含量Cmax，即τ1时刻。

在τ1~τ2时间内，气相中的氮继续向工件内扩散而使α过饱和，引发α→γ´反应，产生γ´相。

氮化知识培训

氮化知识培训1、氮化的定义是什么？氮化乂叫渗氮，是在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。

2、硬氮化与软氮化的区别是什么？氮化可分为硬氮化和软氮化，通常说的氮化是指硬氮化，软氮化是在硬氮化的基础上发展起来的，且越来越受到广泛的应用。

硬氮化:学名'渗氮’，也有人称为常规氮化。

渗入钢表面的是单一的'氮’ 元素，主要有气体法和离子法等方法。

软氮化：学名'氮碳共渗'，渗入钢表面的元素以氮为主，同时添加了碳。

碳的加入使表面化合物层（口亮层）的形成和性能得到某些其至是明显的改善。

3、气体软氮化的原理是什么？整个渗氮过程分为NHs分解为得到活性氮原子，钢件表面吸收氮原子，然后氮原子从表面向里扩散这三个过程。

渗氮过程：2融—2 [\]+3H：CObH：—>CO+H：O C0+H：T[C]+H：0Fe+2[N]TFezN （Fe ,N, Fe>3N）Fe~N系形成的5种相：a相氮在a-Fe中的间隙固溶体，也称含氮铁素体。

590°C时，氮在a-Fe 中的固溶度最大，氮的质量分数约为0. 1%,随温度下降，a相缓慢析出Y'相。

Y相氮在Y-Fe中的间隙固溶体，也称含氮奥氏体，存在于共析温度390°C 以上，缓冷时发生Y相共析转变，生成共析组织（a+丫‘）；如果快冷，则形成含氮马氏体。

丫’相以Fe4-N为基体的固溶体，在680°C以下稳定存在。

在680°C以上转变为£相。

£相以Fe3-N为基体的固溶体，随温度降低，£相不断析出Y'相。

E相分子式未Fe2-N,温度高于490°C, g相转变为£相。

因此，渗氮层组织由表及里为：£ t £+丫’TY' — Y'+aTa4、氮化的基本特点（与渗碳相比较）包括哪些？（1）渗氮表面具有高的硬度和耐磨性。

氮化的作用和工艺要求

氮化的作用和工艺要求
氮化是一种工艺过程，通过在材料表面引入氮元素来改变其表面性质。

氮化常用于金属和合金的处理，其作用和工艺要求如下：
作用：
1.硬度增加：氮化可以显著提高材料表面的硬度和耐磨性，使其更耐用和耐磨损。

2.耐腐蚀性提高：经过氮化处理后的材料表面通常具有更好的抗腐蚀性能，更耐高温、耐腐蚀。

3.改善表面摩擦性能：氮化可以改善材料的表面润滑性能，降低摩擦系数。

4.提高导热性和电性能：在某些情况下，氮化处理可以提高材料的导热性和电性能。

工艺要求：
1.温度和时间控制：氮化过程通常需要在高温下进行，要求温度和时间能够精确控制。

常见的氮化方法包括气体氮化和盐浴氮化，它们的工艺条件略有不同。

2.氮气气氛：在气体氮化过程中，氮气气氛的控制是至关重要的。

材料暴露在氮气中，氮原子渗透到材料表面形成氮化层。

3.材料表面准备：在进行氮化处理之前，材料的表面通常需要经过清洁和抛光等处理，以确保氮原子能够充分渗透并均匀分布在表面。

4.冷却和处理后工艺：氮化完成后，通常需要适当的冷却和后续处理，如淬火、回火等，以保证材料具有理想的性能和结构。

5.工艺环境控制：控制氮化过程的工艺环境，包括气氛、压力、温度和处理时间等，对于确保氮化效果至关重要。

氮化是一种有效的材料表面处理方法，可以显著改善材料的性能，但需要在合适的工艺条件下进行，以确保所需的性能提升。

常用塑胶模具的表面处理方法

目前常用的塑胶模具外表处理方法有氮化、电镀、晒纹及喷砂。

其中氮化与电镀是一种提高模具寿命的方法，而晒纹与喷砂那么是一种模具外表的装饰方法。

一、氮化氮化分为渗氮和氮碳共渗。

此种工艺的最大优点是热处理温度低〔一般是500—600℃〕,热处理后变形小,生成氮化物层很硬，使模具的耐磨性及抗咬合性提高。

模具的耐蚀性耐热性及抗疲劳强度有很大改善。

1．渗氮：渗氮的方法分为气体渗氮、液体渗氮、固体渗氮、离子渗氮等。

我们目前比拟常用的是气体渗氮，是将氨气〔NH3〕通入约550℃的炉中，靠氨气分解所得的氮渗入钢中。

氮化时间较长，一般浅层每小时大约在0.015-0.02mm左右，深层渗氮速度每小时约0.005-0.015mm。

而在高合金钢中，由于合金元素含量较多，氮的扩散速度低，渗氮速度会较上述数据低。

气体渗氮的时间〔工件小于300X300X50mm〕一般为8-9小时，渗层深度为0.1-0.2mm之间，渗氮后的外表硬度为HV850—1200之间〔HRC65-72〕，且外表颜色泛亮。

2．氮碳共渗：即就是我们所说的软氮化，也称之为液氮。

氮碳共渗温度比渗氮温度稍高，对渗层硬度不会造成很大的影响。

也不会增加渗层脆性，但可增加扩散速度。

氮碳共渗一般采用570℃左右为好，低碳钢可以在600℃以上进行氮碳共渗，以获得较厚的化合物层。

氮碳共渗的最初3小时内渗层深度增加最快，超过6小时后，渗层深度增加不很明显，因而氮碳共渗的时间一般不超过6小时。

氮化层的深度一般为0.05-0.100mm，外表硬度为HV1000〔RC68以上〕外表颜色呈深灰色。

3．氮化对材料的一些要求：〔1〕在氮化温度下，只要不发生退火的材料均可进行氮化。

〔2〕含铬量比拟高的金属〔如420、S136、2083、M300〕等均不可进行气氮〔因含铬过高气体难以打入到钢材里面〕。

4．氮化以后的一些现象—0.03mm〕的白亮层，且比拟软，此层必须打磨掉以后工件才能恢复到它原来的尺寸，取掉此层后的硬度也是最硬的。

氮化基础

氮化基础氮化处理技术氮化作为热处理中的一项重要处理工艺，它有着多种形式。

每一种工艺都对应着不同的性能特点，希望在此大家谈谈自己的经验与看法，以便共同提高。

我单位的氮化处理常用的就有六种，当然了也包括了复合氮化技术。

复合氮化——QPQ这一类氮化处理的特点是：高耐磨、高抗氧化能力。

它主要克服的是摩擦磨损，其抗咬合能力非常的强，接近渗硫后的效果。

概念：（软）氮化是向钢的表面层渗入氮原子的过程，其目的是提高表面硬度和耐磨性，以及提高疲劳强度和抗腐蚀性。

它是利用氨气或含氮原子的有机液体在加热时分解出活性氮原子，被钢吸收后在其表面形成氮化层，同时向心部扩散。

氮化通常利用专门设备或井式渗（氮）碳炉来进行。

适用于各种高速传动精密齿轮、机床主轴（如镗杆、磨床主轴），高速柴油机曲轴、阀门、工具等。

氮化工件工艺路线：锻造－退火－粗加工－调质－精加工－除应力－粗磨－氮化－精磨或研磨（一般情况下氮化后直接使用）。

由于氮化层薄，并且较脆，因此要求有较高强度的心部组织，所以要先进行调质热处理，获得回火索氏体，提高心部机械性能，保证氮化层质量。

钢在氮化后，不再需要进行淬火便具有很高的表面硬度及耐磨性。

氮化处理温度低，变形很小，它与渗碳、感应表面淬火相比，变形小得多。

钢的软氮化：又名氮碳共渗；氮碳共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程，习惯上氮碳共渗又称作氰化。

目前以气体氮碳共渗（即气体软氮化）应用较广。

其主要目的是提高钢的硬度、耐磨性、疲劳强度和抗咬合性渗氮（软氮化）的常见缺陷一、硬度偏低生产实践中，工件渗氮（软氮化）后其表面硬度有时达不到工艺规定的要求，轻者可以返工，重者则造成报废。

造成硬度偏低的原因是多方面的：设备方面：如系统漏气造成氧化；材料：如材料选择欠佳；前期热处理：如基体硬度太低，表面脱碳严重等；预先处理：如进炉前的清洁方式及清洁度。

工艺方面：如渗氮（软氮化）温度过高或过低，时间短或氮势不足等等。

所以具体情况要具体分析，找准原因，解决问题。

氮化处理的工艺

氮化包括气体氮化、辉光离子氮化和软氮化，软氮化是一种通俗的叫法，严格的讲，软氮化是一种以渗氮为主的低温氮碳共渗，主要特点是渗速快（2-4h），但渗层薄（一般在0.4以下）,渗层梯度陡，硬度并不低，如果是液体氮化，硬度甚至略高于气体氮化。

气体氮化可以做到深渗层，它的硬度梯度缓，比软氮化承受的载荷高，外观漂亮，缺点是周期长，表面有脆性相，一般要有一道精加工（加工余量很小，一般1丝到2丝）。

辉光离子氮化有气体氮化的优点，在0.4伽渗层以下，渗速比气体氮化快的多，而且表面不会有脆性相，可以局部氮化，缺点是成本略高，对形状复杂或带长孔的工件效果不好。

变形方面应该是辉光离子氮化变形最小，实际中相差很小，很多时候几乎一样氮化包括气体氮化、辉光离子氮化和软氮化，软氮化是一种通俗的叫法，严格的讲，软氮化是一种以渗氮为主的低温氮碳共渗，主要特点是渗速快（2-4h），但渗层薄（一般在0.4以下）,渗层梯度陡，硬度并不低，如果是液体氮化，硬度甚至略高于气体氮化。

气体氮化可以做到深渗层，它的硬度梯度缓，比软氮化承受的载荷高，外观漂亮，缺点是周期长，表面有脆性相，一般要有一道精加工（加工余量很小，一般1丝到2丝）。

辉光离子氮化有气体氮化的优点，在0.4伽渗层以下，渗速比气体氮化快的多，而且表面不会有脆性相，可以局部氮化，缺点是成本略高，对形状复杂或带长孔的工件效果不好。

变形方面应该是辉光离子氮化变形最小，实际中相差很小，很多时候几乎一样。

软氮化实质上是以渗氮为主的低温氮碳共渗，钢的氮原子渗入的同时，还有少量的碳原子渗入，其处理结果与一般气体氮化相比，渗层硬度较氮化低，脆性较小，故称为软氮化。

1、软氮化方法分为：气体软氮化、液体软氮化及固体软氮化三大类。

目前国内生产中应用最广泛的是气体软氮化。

气体软氮化是在含有活性氮、碳原子的气氛中进行低温氮、碳共渗，常用的共渗介质有尿素、甲酰胺、氨气和三乙醇胺，它们在软氮化温度下发生热分解反应，产生活性氮、碳原子。

氮化与软氮化在模具表面强化处理中的运用

中国设备工程 2016.09 (上)96Research and Exploration 研究与探索·工艺与技术0 引言氮化与软氮化技术是模具表面强化的重要手段，对于提升模具使用性能、延长模具使用寿命有着重要的作用。

基于以上，本文从氮化与软氮化的概念着手，探讨了其在模具表面强化处理中的应用要点。

1 氮化与软氮化概述氮化处理即渗氮处理，指的是将已经调质和加工完成的零件放置到氨气等含氮介质中，保持在500~540℃环境下一定的时间，实现介质分解，生成活性氮原子，氮原子深入到零件的表面层，从而在零件表面形成一定深度的扩散层和一定厚度的白亮层，实现零件表面强化的作用。

软氮化指的是氮碳共渗，以氮化处理为基础，在渗氮介质中加入一定量的弱渗碳剂，在渗氮的额基础上，实现碳原子向零件表面层的深入，将渗氮与渗碳结合。

经过软氮化处理后，扩散层和白亮层中深入了碳原子，能够增加渗速，降低白亮层脆性，优化零件表面强化效果。

氮化与软氮化有着一定的区别，在软氮化处理过程中，将将含碳物质作为弱渗碳剂添加到介质中，分解出的碳能够在碳化物相中溶解，从而降低化合物层脆性，提升硬度。

就目前来看，二氧化碳、甲醇等是应用比较广泛的碳元素添加剂，这两种碳元素添加剂的应用效果有着一定的差异性，其中甲醇对于炉气中的氮势有着降低的作用，而二氧化碳对炉气中的氮势则有着增加的作用。

2 氮化与软氮化在模具表面强化处理中的运用2.1 在热作模具中的运用对金属或液态金属进行加热，保证温度达到其再结晶温度之上，对熔融态金属进行压制，制得金属型材或相关金属工件，这个过程中利用的模具就是热作模具，常见的热作模具主要包括有色金属压铸模具、热挤压模具、热锻压模具以及热冲压模具等等，热作模具的工作温度通常在700℃以上，其中热锻模具的工作温度能够达到1 000℃以上[1]，模具与加热后的金属或液态金属接触，其工作环境相对恶劣，会受到极冷极热作用的影响，在这样的背景下，模具受到的交变应力作用是十分复杂的，很容易出现模具龟裂或局部塌陷等问题，从而氮化与软氮化在模具表面强化处理中的运用宋帆（陕西长岭电气有限责任公司，陕西宝鸡 721006）摘要：本文从氮化与软氮化概念分析入手，明确了氮化与软氮化的过程和原理，之后探讨了氮化与软氮化在热作模具、冷作模具以及橡塑模具等模具表面强化处理中的应用，旨在为相关模具表面强化处理实践提供参考。

氮化处理的工艺知识分享

氮化处理的工艺氮化包括气体氮化、辉光离子氮化和软氮化，软氮化是一种通俗的叫法，严格的讲，软氮化是一种以渗氮为主的低温氮碳共渗，主要特点是渗速快（2-4h），但渗层薄（一般在0.4以下),渗层梯度陡，硬度并不低，如果是液体氮化，硬度甚至略高于气体氮化。

气体氮化可以做到深渗层，它的硬度梯度缓，比软氮化承受的载荷高，外观漂亮，缺点是周期长，表面有脆性相，一般要有一道精加工（加工余量很小，一般1丝到2丝）。

辉光离子氮化有气体氮化的优点，在0.4㎜渗层以下，渗速比气体氮化快的多，而且表面不会有脆性相，可以局部氮化，缺点是成本略高，对形状复杂或带长孔的工件效果不好。

变形方面应该是辉光离子氮化变形最小，实际中相差很小，很多时候几乎一样氮化包括气体氮化、辉光离子氮化和软氮化，软氮化是一种通俗的叫法，严格的讲，软氮化是一种以渗氮为主的低温氮碳共渗，主要特点是渗速快（2-4h），但渗层薄（一般在0.4以下),渗层梯度陡，硬度并不低，如果是液体氮化，硬度甚至略高于气体氮化。

气体氮化可以做到深渗层，它的硬度梯度缓，比软氮化承受的载荷高，外观漂亮，缺点是周期长，表面有脆性相，一般要有一道精加工（加工余量很小，一般1丝到2丝）。

辉光离子氮化有气体氮化的优点，在0.4㎜渗层以下，渗速比气体氮化快的多，而且表面不会有脆性相，可以局部氮化，缺点是成本略高，对形状复杂或带长孔的工件效果不好。

变形方面应该是辉光离子氮化变形最小，实际中相差很小，很多时候几乎一样。

软氮化实质上是以渗氮为主的低温氮碳共渗，钢的氮原子渗入的同时，还有少量的碳原子渗入，其处理结果与一般气体氮化相比，渗层硬度较氮化低，脆性较小，故称为软氮化。

1、软氮化方法分为：气体软氮化、液体软氮化及固体软氮化三大类。

目前国内生产中应用最广泛的是气体软氮化。

气体软氮化是在含有活性氮、碳原子的气氛中进行低温氮、碳共渗，常用的共渗介质有尿素、甲酰胺、氨气和三乙醇胺，它们在软氮化温度下发生热分解反应，产生活性氮、碳原子。

氮化处理的工艺

氮化包括气体氮化、辉光离子氮化和软氮化，软氮化是一种通俗的叫法，严格的讲，软氮化是一种以渗氮为主的低温氮碳共渗，主要特点是渗速快（2-4h），但渗层薄（一般在0.4以下),渗层梯度陡，硬度并不低，如果是液体氮化，硬度甚至略高于气体氮化。

气体氮化可以做到深渗层，它的硬度梯度缓，比软氮化承受的载荷高，外观漂亮，缺点是周期长，表面有脆性相，一般要有一道精加工（加工余量很小，一般1丝到2丝）。

辉光离子氮化有气体氮化的优点，在0.4㎜渗层以下，渗速比气体氮化快的多，而且表面不会有脆性相，可以局部氮化，缺点是成本略高，对形状复杂或带长孔的工件效果不好。

变形方面应该是辉光离子氮化变形最小，实际中相差很小，很多时候几乎一样氮化包括气体氮化、辉光离子氮化和软氮化，软氮化是一种通俗的叫法，严格的讲，软氮化是一种以渗氮为主的低温氮碳共渗，主要特点是渗速快（2-4h），但渗层薄（一般在0.4以下),渗层梯度陡，硬度并不低，如果是液体氮化，硬度甚至略高于气体氮化。

气体氮化可以做到深渗层，它的硬度梯度缓，比软氮化承受的载荷高，外观漂亮，缺点是周期长，表面有脆性相，一般要有一道精加工（加工余量很小，一般1丝到2丝）。

辉光离子氮化有气体氮化的优点，在0.4㎜渗层以下，渗速比气体氮化快的多，而且表面不会有脆性相，可以局部氮化，缺点是成本略高，对形状复杂或带长孔的工件效果不好。

变形方面应该是辉光离子氮化变形最小，实际中相差很小，很多时候几乎一样。

软氮化实质上是以渗氮为主的低温氮碳共渗，钢的氮原子渗入的同时，还有少量的碳原子渗入，其处理结果与一般气体氮化相比，渗层硬度较氮化低，脆性较小，故称为软氮化。

1、软氮化方法分为：气体软氮化、液体软氮化及固体软氮化三大类。

目前国内生产中应用最广泛的是气体软氮化。

气体软氮化是在含有活性氮、碳原子的气氛中进行低温氮、碳共渗，常用的共渗介质有尿素、甲酰胺、氨气和三乙醇胺，它们在软氮化温度下发生热分解反应，产生活性氮、碳原子。