硬氮化和软氮化的区别概念
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。
硬氮化、软氮化
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。
二、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。
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。
软氮化的作用
软氮化的作用
嘿，咱今儿来聊聊软氮化这玩意儿的作用，那可真是相当了不起啊！
你想想看，这软氮化就像是给金属施了一场魔法。
它能让金属表面变得更硬，就好比一个普通人突然练成了铁布衫，那可就厉害了，能抵御好多外界的冲击呢！这要是用在那些经常要和各种东西摩擦碰撞的零件上，不就大大延长了它们的使用寿命嘛！
而且啊，软氮化还能让金属更耐磨呢！就好像给金属穿上了一双超级耐磨的鞋子，不管走多远的路，都不容易磨损。
这对于那些长期工作、不断运转的机械部件来说，简直就是福音啊！有了软氮化，它们就能更持久地发挥作用，不用老是担心被磨坏啦。
还有呢，软氮化能提高金属的耐腐蚀性能呀！就如同给金属罩上了一层保护罩，那些腐蚀性的东西想要侵蚀它可就没那么容易了。
在一些恶劣的环境下，比如潮湿啊、有酸碱物质的地方，经过软氮化处理的金属就能稳稳地坚守岗位，不会轻易被腐蚀掉。
咱再打个比方，软氮化就像是给金属做了一次全方位的美容护理。
让它从里到外都变得更强大、更耐用。
你说，这作用大不大？这不就相当于给我们的各种工具、机械都加持了一层厉害的光环嘛！
你说要是没有软氮化这技术，那得有多少金属制品用不了多久就报废了呀！那得浪费多少资源，花多少钱去更换啊！软氮化这作用，真的是不能小瞧啊！它让金属变得更优秀，为我们的生活和工作带来了很多便利和保障。
所以啊，软氮化真的是个宝啊！它让金属焕发出新的活力，发挥出更大的价值。
咱可得好好感谢那些发明和研究软氮化技术的人，是他们让我们的生活变得更美好，让金属制品能更好地为我们服务。
怎么样，现在你是不是对软氮化的作用有了更深刻的认识啦？。
软氮化原理
软氮化原理
一、软氮化原理是啥呢？
软氮化啊，其实就是一种表面处理技术啦。
它主要是在一定的温度下，把氮原子渗入到工件的表面。
这氮原子可调皮了呢，它就往工件表面的那些小缝隙、小晶格里面钻呀。
你可以想象一下，工件就像一个小房子，氮原子就是那些想找地方住的小客人。
软氮化的这个过程，就像是小客人在找房子的空房间住进去一样。
这个过程中呢，氮原子和工件表面的铁原子之类的呀，就会发生一些反应，形成一些特殊的化合物层。
这些化合物层可厉害了，它们能让工件的表面硬度增加，就好像给工件穿上了一层坚硬的铠甲一样。
而且啊，还能提高工件的耐磨性呢，就像给它穿上了一双耐磨的鞋子，让它在各种摩擦的环境里都能走得更久更远。
还有哦，软氮化后的工件，它的抗腐蚀性也会变强。
就像给工件打了一把抗腐蚀的小伞，在那些容易生锈或者被腐蚀的环境里，它就能很好地保护自己啦。
软氮化的原理涉及到一些化学和物理的知识啦。
从化学角度来说，氮原子和铁原子的结合是有一定的化学键形成的，这些化学键让表面的结构变得更加稳定。
从物理角度看呢，氮原子进入工件表面后，会改变表面的晶格结构，让它变得更加紧凑，这样硬度就增加了。
反正呀，软氮化就是一个超级有用的表面处理技术，能让好多
工件变得更厉害、更耐用呢。
软氮化热处理
软氮化热处理为了缩短氮化周期，并使氮化工艺不受钢种的限制，在近年间在原氮化工艺基础上发展了软氮化和离子氮化两种新氮化工艺。
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。
活性氮、碳原子被工件表面吸收，通过扩散渗入工件表层，从而获得以氮为主的氮碳共渗层。
气体软氮化温度常用560-570℃，因该温度下氮化层硬度值最高。
氮化时间常为2-3小时，因为超过2.5小时，随时间延长，氮化层深度增加很慢。
2、软氮化层组织和软氮化特点：钢经软氮化后，表面最外层可获得几微米至几十微米的白亮层，它是由ε相、γ`相和含氮的渗碳体Fe3(C，N)所组成，次层为的扩散层，它主要是由γ`相和ε相组成。
软氮化具有以下特点：(1)、处理温度低，时间短，工件变形小。
(2)、不受钢种限制，碳钢、低合金钢、工模具钢、不锈钢、铸铁及铁基粉未冶金材料均可进行软氮化处理。
工件经软氮化后的表面硬度与氮化工艺及材料有关。
3、能显著地提高工件的疲劳强度、耐磨性和耐腐蚀性。
在干摩擦条件下还具有抗擦伤和抗咬合等性能。
4、由于软氮化层不存在脆性ξ相，故氮化层硬而具有一定的韧性，不容易剥落。
因此，目前生产中软氮化巳广泛应用于模具、量具、刀具(如：高速钢刀具)等、曲轴、齿轮、气缸套、机械结构件等耐磨工件的处理。
气体氮化
与渗氮区别主要是：1.在一定温度下向试件表面渗入氮、碳，以渗氮为主，但非单纯渗氮。
2.处理时间比氮化短。
3.其表面白层相比渗氮白层而言脆性要小。
4.软氮化应用的材料比较广泛。
5软氮化比普通氮化周期短，温度略低，因此变形更小，但硬度和氮化层厚度略差，且气体软氮化无毒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。
由於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。
一、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。
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。
软氮化原理浅析课件
温度
氨气流量
钢铁中的合金元素对软氮化效果也有影响，如铬、镍 等元素可以提高氮化层的耐磨性和耐腐蚀性。
钢铁成分
氨气流量是影响软氮化效果的重要因素之一，流量过 小会使反应不充分；流量过大则可能引起局部过热， 导致氮化物粗大。
03
CATAL表面的油污、锈迹和杂 质，确保零件表面的清洁度。
智能化与自动化
结合先进的信息技术和制造技术，实现软 氮化过程的自动化和智能化控制，提高生 产效率。
THANKS
感谢观看
使用表面粗糙度仪测量软氮化 层的表面粗糙度，评估其光洁 度和摩擦性能。
化学成分分析
通过光谱分析或化学滴定等方 法，测定软氮化层中的氮、碳 等元素含量，了解其化学成分
和浓度分布。
软氮化质量控制措施
01
02
03
04
控制温度
保持炉温稳定，避免温度波动 ，以确保软氮化层的均匀性和
质量。
控制时间
根据工艺要求，合理控制软氮 化时间，以保证软氮化层达到
如铜、铝等金属材料也可以进行软 氮化处理，以提高其综合性能。
软氮化材料的选用原则
根据用途选择材料
考虑经济效益
不同的用途需要不同性能的金属材料 ，因此需要根据具体用途选择适合的 金属材料进行软氮化处理。
在选择软氮化设备和材料时，需要考 虑经济效益，选择性价比高的设备和 材料，以降低生产成本。
根据工艺要求选择设备
当前研究与应用
目前，软氮化技术已成为一种成熟的表面处理技术，在许多 领域得到广泛应用。同时，随着新材料和新能源的发展，软 氮化技术也在不断创新和拓展，为新技术的应用提供了有力 支持。
软氮化技术的应用领域
汽车工业
软氮化处理广泛应用于汽车发动机、变速器和底盘等关键 部件，提高其耐磨性和耐腐蚀性，延长使用寿命。
软氮化处理工艺技术要求
软氮化处理工艺技术要求软氮化处理是一种常用的表面处理技术，可以提高材料的硬度、耐磨性和腐蚀性能。
以下是软氮化处理工艺技术的要求。
首先，软氮化处理工艺要求材料表面必须处理干净，并且不允许有油脂、氧化皮和其他杂质存在。
因为这些杂质会对氮化层的形成和性能产生不良影响。
因此，在进行软氮化处理前，需要进行必要的清洗和脱脂处理。
软氮化处理工艺的温度要求必须严格控制。
一般来说，软氮化处理温度范围在500℃至600℃之间。
如果温度过高或过低都会影响氮化层的成分和性能。
同时，工艺过程中还需要进行预热处理，以提高材料的表面活性和增加软氮化层的均匀性。
时间也是软氮化处理的重要要求。
处理时间取决于材料的类型和厚度。
一般来说，处理时间在1至2小时之间。
过短的时间无法形成良好的氮化层，过长的时间会导致材料表面的氮化层变厚，从而影响材料的整体性能。
在软氮化处理的工艺中，气氛控制也是关键。
通常，采用氨气和氮气的混合气体作为软氮化处理的气氛。
氨气是氮化层形成的主要来源，而氮气的作用是稀释氨气，以控制氨气的浓度和温度分布。
在氨气和氮气的比例中，还需要根据具体材料和处理要求进行合理调整。
软氮化处理后，需要进行冷却和清洗处理。
冷却过程应尽量避免快速冷却，以防止材料表面产生应力和裂纹。
清洗处理是为了去除处理过程中产生的氮化层表面的残留物和污染物，以保持氮化层的质量。
软氮化处理工艺的最后一道工序是后处理。
后处理包括回火、磨削和抛光等。
通过适当的回火处理，可以消除氮化过程中产生的应力，提高材料的韧性和抗冲击性能。
而磨削和抛光则可以进一步提高氮化层的表面质量和光亮度。
总之，软氮化处理工艺技术要求材料表面干净、温度适中、处理时间合理、气氛控制稳定。
同时，冷却、清洗和后处理等工艺也需要妥善进行。
这样才能保证软氮化处理工艺的最终效果，提高材料的性能和使用寿命。
氮化知识培训
氮化知识培训1、氮化的定义是什么？氮化又叫渗氮，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（白亮层）的形成和性能得到某些甚至是明显的改善。
3、气体软氮化的原理是什么？整个渗氮过程分为NH3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：2NH3→2[N]+3H2CO2+H2→CO+H2O CO+H2→[C]+H2OFe+2[N]→Fe2N (Fe4N,Fe2-3N)Fe-N系形成的5种相：α相氮在α-Fe中的间隙固溶体，也称含氮铁素体。
590℃时，氮在α-Fe 中的固溶度最大，氮的质量分数约为0.1%，随温度下降，α相缓慢析出γ´相。
γ相氮在γ-Fe中的间隙固溶体，也称含氮奥氏体，存在于共析温度590℃以上，缓冷时发生γ相共析转变，生成共析组织（α+γ´）；如果快冷，则形成含氮马氏体。
γ´相以Fe4-N为基体的固溶体，在680℃以下稳定存在。
在680℃以上转变为ε相。
ε相以Fe3-N为基体的固溶体，随温度降低，ε相不断析出γ´相。
ξ相分子式未Fe2-N，温度高于490℃，ξ相转变为ε相。
因此，渗氮层组织由表及里为：ε→ε+γ´→γ´→γ´+ɑ→ɑ4、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。
（2）具有高的残余应力，故具有高的疲劳极限和低的缺口敏感性。
（3）渗氮的温度低（480-580℃），产品变形小。
（4）具有良好的抗腐蚀性能，致密的化学稳定性渗层。
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。
软氮化工艺
软氮化1.适用范围:本资料是对提高汽车用结构钢，铸铁件的性能进行软氮化处理。
但是本资料不涉及原来氮化钢的氮化处理。
注1.标准中｛｝内的单位、数值是由原来单位换算而得到。
供标注时参考。
注2.资料中〈〉中的事项为国外记载的内容。
2.术语含义:资料所说软氮化就是钢及铸铁件在400～650℃盐浴，或气体环境中表面形成几μ至几十μ的碳、氮化合物及0.1～1.0mm深氮素层的处理方法。
备注：1．急冷就是防止提高疲劳强度的铁氮化物析出(γ. Fe7N)。
2．慢冷就是空冷(炉冷),空冷后水冷或空冷后油冷。
特别是对于变形有要求的工件，一定要慢冷却。
3．软氮化处理有以下几种：1）经过允许,使用氰盐或氰酸盐为主体的盐浴软氮化法2）气体中的软氮化法3）低压气体状态下进行放电离子软氮化4）英国某公司特定在表面化合物层上得到氧化膜的高温软氮化法(通称专用氮化)，对氰化物氮化、气体氮化、离子氮化后的强化性能没有差异。
根据需要可以选定3种中的一种。
专用氮化的处理方法以提高耐磨、耐腐蚀性为主，对于提高抗疲劳的情况应确认其必要性。
表示方法氰化物氮化用“T”、气体氮化用“G”、离子氮化用“I”、对专用氮化处理的涂蜡件用“W”表示，不涂蜡的用“X”表示，如同ATSH5205G-AT的样子表示。
因为这种蜡处理有腐蚀性，可以让其浸泡在不溶于水的碱性脂肪酸盐、白色的有机溶液中。
4．指定项目：软氮化的指定项目见表2。
注〈1〉专用氮化处理的场合及有要求的场合可以个别指定氧化膜、渗透层、致密层、残余奥氏体层。
备注：1. 根据工件的性质可以从项目中指定一个或多个项目。
2．对于离子氮化、软氮化部位有特殊要求的场合应同有关部门协商。
5．扩散层深度5.1扩散层深及疲劳强度软氮化处理可以提高疲劳强度，化合物以下的氮扩散层硬度增加，并产生残余压应力。
1/4但，在处理的目的是提高疲劳强度的场合，须按图纸要求达到扩散层深。
5.2 扩散层深的测定方法5.2.1显微组织试验方法把试片在300～350℃的温度加热并保温1小时(时效处理)，使扩散层中的固溶氮作为 γ4N 析出。
钢的氮化
关于钢的氮化问题介绍近期发现有关钢的氮化问题比较多，因此在冷热工艺衔接上，以钢的氮化最为突出，现就钢的氮化问题做简单介绍：1、氮化处理的特点1)氮化往往是工件加工工艺路线中最后一道工序，氮化后的工件至多再进行精磨或研磨。
2)氮化后，钢具有很高的表面硬度及耐磨性，这是由于氮化层表面形成了一层坚硬的氮化物所致。
3)氮化后，显著提高钢的疲劳强度。
这是因为氮化层具有较大的残余压应力，它能部分地抵消在疲劳载荷下产生的拉应力，延缓疲劳破坏过程。
4)氮化后,钢具有很高的抗腐蚀能力。
这是因为氮化层表面由连续分布的、致密的氮化物组成所致。
5)氮化处理温度低，变形很小。
2、氮化用钢与氮化处理技术条件1)氮化用钢通常含有Al、Cr、Mo等合金元素的钢。
如38CrMoAlA 是一种比较典型的氮化钢，还有35CrMo、40Cr、42CrMo等也经常作为氮化用钢。
2)氮化层深度的选择：对不同工件应有所区别，表1是推荐采用38CrMoAlA制造零件的氮化层深度范围。
根据使用性能，氮化层一般不超过0.6～0.7mm。
表1 氮化层深度应用范围3）氮化零件工艺路线如下：锻造退火粗加工调质精加工除应力粗磨半精磨氮化精磨或研磨4）氮化处理精磨量：氮化处理精磨量应留0.08～0.15mm，因氮化层很薄，如精磨量过大，磨到尺寸时氮化层表面硬度就大大降低，因此某些零件氮化处理后，经研磨直接使用。
下面是磨量与硬度对应关系简图(以38CrMoAlA为例)从上图可以看出，钢在氮化后，去掉约0.01～0.02mm时，硬度最高；再去掉约0.1mm时，硬度降到850HV左右。
因此，钢在氮化后，磨去的量越多，氮化层越浅，硬度就越软，而且降低的很快。
3、氮化零件工艺控制要求为保证氮化后，加工出合格的零件，因此氮化前，留精磨量最好不超过0.15mm，表面粗糙度达Ra1.6以上等；氮化后，必须经过校直或校平，其技术要求值控制在精磨量要求范围内。
制造统筹部2007-7-14。
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。
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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）。
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。
3，‘软氮化’含义不是指获得的硬度比所谓的‘硬氮化’的硬度低，而是含有简便、省事、费用低
的意思。
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。
二、硬度和渗层不均匀
装炉方式不当；气压调节不当；温度不均；炉内气流不合理。
三、变形过大
变形是难以杜绝的，对易变形件，采取以下措施，有利于减小变形：
渗氮（软氮化）前应进行稳定化处理；
渗氮（软氮化）过程中的升、降温速度应缓慢；
保温阶段尽量使工件各处的温度均匀一致。
对变形要求严格的工件，如果工艺许可，尽可能采用较低的氮化（软氮化）温度。
四、处观质量差
渗氮（软氮化）件出炉后首先用肉眼检查外观质量，钢件经渗氮（软氮化）处理后表面通常呈银灰（蓝黑色）色或暗灰色（蓝黑色），不同材质的工件，氮化（软氮化）后其表面颜色略有区别，钛及钛合金件表面应呈金黄色。
五、脉状氮化物
氮化（特别是离子氮化）易出现脉状氮化物，即扩散层与表面平行走向呈白色波纹状的氮化物。
其形成机理尚无定论，一般认为与合金元素在晶界偏聚及氮原子的扩散有关。
因此，控制合金元素偏聚的措施均有利于减轻脉状氮化物的形成。
工艺参数方面，渗氮温度越高，保温时间越长,越易促进脉状组织的形成，如工件的棱角处，因渗氮温度相对较高，脉状组织比其它部位严重得多。
软氮化
为了缩短氮化周期，并使氮化工艺不受钢种的限制，在近年间在原氮化工艺基础上发展了软氮化和离子氮化两种新氮化工艺。
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。
活性氮、碳原子被工件表面吸收，通过扩散渗入工件表层，从而获得以氮为主的氮碳共渗层。
气体软氮化温度常用560-570℃，因该温度下氮化层硬度值最高。
氮化时间常为2-3小时，因为超过2.5小时，随时间延长，氮化层深度增加很慢。
2、软氮化层组织和软氮化特点：钢经软氮化后，表面最外层可获得几微米至几十微米的白亮层，
它是由ε相、γ`相和含氮的渗碳体Fe3（C，N）所组成，次层为的扩散层，它主要是由γ`相和ε相组成。
软氮化具有以下特点：
(1)、处理温度低，时间短，工件变形小。
(2)、不受钢种限制，碳钢、低合金钢、工模具钢、不锈钢、铸铁及铁基粉未冶金材料均可进行软氮化处理。
工件经软氮化后的表面硬度与氮化工艺及材料有关。
3、能显著地提高工件的疲劳强度、耐磨性和耐腐蚀性。
在干摩擦条件下还具有抗擦伤和抗咬合等性能。
4、由于软氮化层不存在脆性ξ相，故氮化层硬而具有一定的韧性，不容易剥落。
因此，目前生产中软氮化巳广泛应用于模具、量具、刀具（如：高速钢刀具）等、曲轴、齿轮、气缸套、机械结构件等耐磨工件的处理。