钢的渗氮技术及检验
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➢ γ′相是有序面心立点阵的间隙相，存在于680℃以 下。γ′相有较高的硬度（HV550）和韧性。
➢ ε相是含氮范围很宽的间隙相化合物，室温时含氮 量为8.1-11.1%，成分近似于Fe2-3N。随着温度的 降低，ε相中不断析出γ′相。
➢ ζ相是以密排六方点阵为化合物Fe2N为基的间隙固 溶体，含氮在11.1-11.35%范围内，性脆、耐腐蚀 。
• 经 氮分，解一出般来缺的点N为，硬随化而层扩薄散而进氮入化钢处的理表时面间形长成。。相的Fe2 - 3N气体渗
• 气 化体之氮钢化种因，分如解含有NHA3l进，行Cr渗，氮M效o等率氮低化，元故素一，般否均则固氮定化选几用无适法用进于行氮， 一般使用强韧化处理又称调质，因Al，Cr，Mo等皆为提高变态点温 度之元素，故淬火温度高，回火温度亦较普通之构造用合金钢高， 此乃在氮化温度长时间加热之间，发生回火脆性，故预先施以调质 强 研韧磨化，处而理且。时N间H长3气不体经氮济化，，用因于为塑时胶间射长出表形面机粗的糙送，料硬管而及较螺脆旋不杆易的 氮化。
➢传统的气体渗氮是把工件放入密封容器 中，通以流动的氨气并加热，保温较长 时间后，氨气热分解产生活性氮原子， 不断吸附到工件表面，并扩散渗入工件 表层内，从而改变表层的化学成分和组 织，获得优良的表面性能。
➢如果在渗氮过程中同时渗入碳以促进氮 的扩散，则称为氮碳共渗。
➢常用的是气体渗氮和离子渗氮。
氮化原理
离子氮化 • 此一方法为将一工件放置于氮化炉内，预先将炉内抽成真空达10-2～10-3 TToorrrr（ ，㎜将H炉g体）接后上导阳入极N2，气工体件或接N上2 +阴H极2之，混两合极气间体通，以调数整百炉伏内之达直1～流1电0压 ， 间此阴时极炉电内压之急N剧2下气降体，则使发正生离光子辉以放高电速成冲正向离阴子极，表向面工，作将表动面能移转动变，为在气瞬 能，使得工件表面温度得以上升，因氮离子的冲击后将工件表面打出 Fe.C.O.等元素飞溅出来与氮离子结合成FeN，由此氮化铁逐渐被吸附在 工件上而产生氮化作用，离子氮化在基本上是采用氮气，但若添加碳化 氢系气体则可作离子软氮化处理，但一般统称离子氮化处理，工件表面 氮 离 ，气子厚浓氮层度化在1可时0改，μn变在以炉工内内作，充 表此填 面化的 得合混 单物合 相层气 的强体r韧′（（而FN非e42N多+）H孔组2质）织层的含，分N不压量易比在脱调5.落7节～，得6由.之1%于，w氮纯t 化铁不断的被工件吸附并扩散至内部，由表面至内部的组织即为FeN → F单 碳e2相化Nξ氢→（气FFe系e23NN时）→使含F其eN4变N量顺成在序ε1相1变.之0化～化，1合1单.3物5相%层εw（与t，F扩e离3散N子）层氮含，化N由首量于先在扩生5散.7成～层r1相的1.再增0%添加w加对t， 疲劳强度的增加有很多助。而蚀性以ε相最佳。 • 离子氮化处理温度可从350℃开始，由于考虑到材质及其相关机械性质
渗氮钢及预先热处理
不同氮化钢的氮化层深度与硬度的关系
渗氮钢及预先热处理
合金元素对氮化层深度和表面硬度的影响
钢渗的氮淬钢透性及和预淬火先工热艺处理
氮化钢在氮化以前要进行调质处理，因此就 必须考虑钢的淬透性和其它淬火工艺性能。
➢ 铝是非碳化物形成元素，铝的存在并不增加钢中 碳化物的溶解温度；
➢铬、钼是增大钢的淬透性重要的元素；
➢合金元素与氮的亲和力越大，所形成的氮化物 越稳定，熔点、硬度也越高。
➢氮化物的稳定性按下列次序降低，即Ti、Al、 V、Nb、W、Mo、Cr、Mn、Fe的氮化物。
• 氮氮化化工艺方方法法
– 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。
面产生耐磨、耐腐蚀之化合物层为主要目的，其厚度约为0.02～
0的.2大m小/m与，温其度性的质高极低硬而Hv有1所00改0～变1，20流0，量又愈极大脆则，分N解H度3之愈分低解，率流视量流愈量
小则分解率愈高，温度愈高分解率愈高，温度愈低分解率亦愈低，
NH3气在570℃时经热分解如下：
•
NH3 →〔N〕Fe + 3/2 H2
• 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。
氮化层的组织习惯上都说成由白亮层、α＋γ′、 α这三层组成。
Fe-N状态图中的相
氮合化金原钢中理氮化层的形成，氮不仅与铁发生
作用，而且与合金元素也发生作用。
➢如果在590℃以下进行氮化，氮首先溶入α-Fe中 形成α相。
➢当氮达到α-Fe的饱和浓度后，便与氮化物形成 元素发生作用，按照氮与合金元素亲和力的强 弱，依次形成氮化物。例如38CrMoAlA，先形 成极为弥散的氮化铝，然后形成氮化钼，最后 形成氮化铬。
– 软氮化：软氮化实质上是以渗氮为主的低温碳氮 共渗，钢的氮原子渗及的同时，还有少量的碳原 子渗入，其处理结果与前述一般气体氮相比，渗 层硬度较低，脆性较小，故称为软氮化。
氮• 软化氮化工艺方法 – 常用的共渗介质有尿素、甲酰胺和三乙醇胺，它们在软氮化温度 下发生热分解反应，产生活性碳、氮原子。活性碳、氮原子被工 件表面吸收，通过扩散渗入工件表层，从而获得以氮为主的碳氮 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。
氮化方法
• 渗氮方法：
– 气体渗氮 – 液体渗氮 – 固体渗氮 – 离子渗氮。
氮化方法
气体氮化 • 气 气 解体直为氮接原化输子系进状5于态01的09～（235年 N50）℃由气的德与国氮（化AFH炉r）y内所气，发而保表进持，行2将渗0～工氮1件处00置理小于，时炉在，内使使，钢NH利的3气N表H分3
渗氮氮化钢钢及的预合金先化热处理
➢合金元素与钢的氮化工艺
氮化工艺的要求： • 氮化表面的高硬度； • 氮化表面的脆性满足要求； • 获得足够深的氮化层深度； • 尽可能缩短氮化时间。
➢ 氮化钢的硬度和耐磨性主要取决于合金氮化物的数 量、大小、种类和分布。但是由于钢中含有一定量 的C，因而氮化时总是形成碳氮化合物相。
渗氮钢及预先热处理
合金元素与回火
➢ 铬、钼、钒元素溶入马氏体中时，分别能 使钢在400～500℃、500～600℃、550～ 650℃回火时保持高的强度。
➢ 钼可使钢在510～580℃氮化长期保温和随 后炉冷时，不致产生回火脆化。
氮化钢种
类别 碳素结构钢
合金结构钢
不锈耐酸钢 耐热钢
合金工具钢 高速工具钢
液体氮化
• 液 不 的体含氮F软化e2氮物N化，ξ相主液氮要体化不软物同氮，是 化ξ相在 的化氮 方合化 法物层 是硬里 将脆之 被在有 处氮理Fe化工3N处件ε相理，，上先F是除e4不N锈r良，相于脱存韧脂在性，而 预热后再置于氮化坩埚内，坩埚内是以TF – 1为主盐剂，被加温 到560～600℃处理数分至数小时，依工件所受外力负荷大小，而 决定氮化层深度，在处理中，必须在坩埚底部通入一支空气管以 一定量之空气氮化盐剂分解为CN或CNO，渗透扩散至工作表面， 使工件表面最外层化合物8～9%wt的N及少量的C及扩散层，氮原 子扩散入α – Fe基地中使钢件更具耐疲劳性，氮化期间由于CNO 之分解消耗，所以不断要在6～8小时处理中化验盐剂成份，以便 调整空气量或加入新的盐剂。
➢缺点
• 生产周期长，成本高。
渗氮钢及预先热处理
氮化处理后的性能
➢表面硬度
要求高耐磨性的零件，表面硬度高达HV900～1000； 仅要求高疲劳强度的零件，表面硬度可以为HV500～ 800。
➢心部硬度
在氮化处理前零件经受调质处理，零件硬度为HV200～ 300，为回火索氏体组织，经氮化处理后，心部还具有 良好的综合机械性能。
钢的渗氮技术及检验
2013年7月
目录
• 渗氮基本原理 • 氮化方法 • 渗氮钢及预先热处理 • 渗氮工艺及实践 • 渗氮设备 • 渗氮件的品质检验 • 渗氮硬化层深度的测定和金相组织检验 • 氮化常见问题分析
渗➢渗氮氮基定本义：原是理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。
球墨铸铁 钛合金
牌号
08（F）、10、15、20、45、60
20MnV、20SiMn2MoV、25SiMn2MoV、37 SiMn2MoV、15MnVB、20 MnVB、40 MnVB、20Si MnVB、15Cr、20Cr、30Cr、35Cr、40Cr、15CrMo、38CrSi、 20CrMo、30 CrMo、35 CrMo、42 CrMo、12 CrMoV、35 CrMoV、25Cr2MoVA、 20Cr3MoWVA、38CrMoAl、20CrV、40 CrV、50 CrVA、15CrMn、20CrMn、 40CrMn、20CrMnSi、25 CrMnSi、30 CrMnSi、30CrMoAl、30CrMnAl、 30CrMnSiA、20CrMnMo、40 CrMnMo、20 CrMnTi、30 CrMnTi、12Cr2Ni4、 20 Cr2Ni4、20CrNiMo、40CrNiMoA、45CrNiMoVA、18Cr2Ni4WA、25 Cr2Ni4WA
的选用处理时间可由数分钟以致于长时间处理，本法与过去利用热分解 化学反应氮化的处理法不同，本法系利用高离子能之故，过去认为难处 理的不锈钢、钛、钴等材料也能简单的施以优秀的表面硬化处理。
渗氮氮化钢钢及的预特点先热处理
➢ 优点
• 明显提高零件疲劳强度和耐磨性； • 具有对水、油等介质的耐腐蚀的能力； • 零件的变形量很小； • 氮化层在较高的温度仍能保持其硬度。
➢钢的渗氮通常在480~580℃进行，抗蚀渗 氮或含钛2%以上的钢种的渗氮温度一般 也不超过650℃.渗氮层表面硬度高而且表 面处于压应力状态，能显著提高钢的耐 磨性与疲劳强度，改善耐蚀性和抗擦伤 性能。500℃以下长时间加热，渗氮层硬 度可基本保持不变。
➢渗氮的目的：是为了提高钢铁制件的表
渗氮基本原理
零件经过氮化以后，它的表层组织由于氮的渗 入而发生了变化。由铁氮系状态图中可知，其 形成五种相，即α相、γ相、γ′相、ε相和ζ相。
➢ α相是氮在α-Ｆe中的间隙固溶体，α相在缓慢冷却 过程中将析出γ′相。
➢ γ相是氮在γ-Fe中的间隙固溶体，即含氮奥氏体。 缓冷时γ相发生共析反应，生成共析组织（α+γ′） 。
– 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0.3-0.4毫米的扩散层，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 极限、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。
• 液体软氮化处理用的材料为铁金属，氮化后的表面硬度以含有 Al ，Cr，Mo，Ti元素者硬度较高，而其含金量愈多而氮化深度愈浅 ，如炭素钢Hv 350～650，不锈钢Hv 1000～1200，氮化钢Hv 800 ～1100。
• 液体பைடு நூலகம்氮化适用于耐磨及耐疲劳等汽车零件，缝衣机、照相机等 如气缸套处理，气门阀处理、活塞筒处理及不易变形的模具处。 采用液体软氮化的国家，西欧各国、美国、苏俄、日本。
➢钛、铌、钒等强碳化物形成元素存在时，需要提 高淬火温度，使含钛、铌、钒的碳化物溶于奥氏 体中，增大钢的淬透性。
➢ 要使氮化过程中扩散进入α相的氮原子能与钒、钼 、铬、铝等原子形成超细微的氮化物，对α相基体 起有效的硬化作用，那么，在调质处理淬火时， 首先要使这些元素较多地溶入奥氏体，淬火成马 氏体时使这些元素被保留在马氏体中。
➢ ε相是含氮范围很宽的间隙相化合物，室温时含氮 量为8.1-11.1%，成分近似于Fe2-3N。随着温度的 降低，ε相中不断析出γ′相。
➢ ζ相是以密排六方点阵为化合物Fe2N为基的间隙固 溶体，含氮在11.1-11.35%范围内，性脆、耐腐蚀 。
• 经 氮分，解一出般来缺的点N为，硬随化而层扩薄散而进氮入化钢处的理表时面间形长成。。相的Fe2 - 3N气体渗
• 气 化体之氮钢化种因，分如解含有NHA3l进，行Cr渗，氮M效o等率氮低化，元故素一，般否均则固氮定化选几用无适法用进于行氮， 一般使用强韧化处理又称调质，因Al，Cr，Mo等皆为提高变态点温 度之元素，故淬火温度高，回火温度亦较普通之构造用合金钢高， 此乃在氮化温度长时间加热之间，发生回火脆性，故预先施以调质 强 研韧磨化，处而理且。时N间H长3气不体经氮济化，，用因于为塑时胶间射长出表形面机粗的糙送，料硬管而及较螺脆旋不杆易的 氮化。
➢传统的气体渗氮是把工件放入密封容器 中，通以流动的氨气并加热，保温较长 时间后，氨气热分解产生活性氮原子， 不断吸附到工件表面，并扩散渗入工件 表层内，从而改变表层的化学成分和组 织，获得优良的表面性能。
➢如果在渗氮过程中同时渗入碳以促进氮 的扩散，则称为氮碳共渗。
➢常用的是气体渗氮和离子渗氮。
氮化原理
离子氮化 • 此一方法为将一工件放置于氮化炉内，预先将炉内抽成真空达10-2～10-3 TToorrrr（ ，㎜将H炉g体）接后上导阳入极N2，气工体件或接N上2 +阴H极2之，混两合极气间体通，以调数整百炉伏内之达直1～流1电0压 ， 间此阴时极炉电内压之急N剧2下气降体，则使发正生离光子辉以放高电速成冲正向离阴子极，表向面工，作将表动面能移转动变，为在气瞬 能，使得工件表面温度得以上升，因氮离子的冲击后将工件表面打出 Fe.C.O.等元素飞溅出来与氮离子结合成FeN，由此氮化铁逐渐被吸附在 工件上而产生氮化作用，离子氮化在基本上是采用氮气，但若添加碳化 氢系气体则可作离子软氮化处理，但一般统称离子氮化处理，工件表面 氮 离 ，气子厚浓氮层度化在1可时0改，μn变在以炉工内内作，充 表此填 面化的 得合混 单物合 相层气 的强体r韧′（（而FN非e42N多+）H孔组2质）织层的含，分N不压量易比在脱调5.落7节～，得6由.之1%于，w氮纯t 化铁不断的被工件吸附并扩散至内部，由表面至内部的组织即为FeN → F单 碳e2相化Nξ氢→（气FFe系e23NN时）→使含F其eN4变N量顺成在序ε1相1变.之0化～化，1合1单.3物5相%层εw（与t，F扩e离3散N子）层氮含，化N由首量于先在扩生5散.7成～层r1相的1.再增0%添加w加对t， 疲劳强度的增加有很多助。而蚀性以ε相最佳。 • 离子氮化处理温度可从350℃开始，由于考虑到材质及其相关机械性质
渗氮钢及预先热处理
不同氮化钢的氮化层深度与硬度的关系
渗氮钢及预先热处理
合金元素对氮化层深度和表面硬度的影响
钢渗的氮淬钢透性及和预淬火先工热艺处理
氮化钢在氮化以前要进行调质处理，因此就 必须考虑钢的淬透性和其它淬火工艺性能。
➢ 铝是非碳化物形成元素，铝的存在并不增加钢中 碳化物的溶解温度；
➢铬、钼是增大钢的淬透性重要的元素；
➢合金元素与氮的亲和力越大，所形成的氮化物 越稳定，熔点、硬度也越高。
➢氮化物的稳定性按下列次序降低，即Ti、Al、 V、Nb、W、Mo、Cr、Mn、Fe的氮化物。
• 氮氮化化工艺方方法法
– 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。
面产生耐磨、耐腐蚀之化合物层为主要目的，其厚度约为0.02～
0的.2大m小/m与，温其度性的质高极低硬而Hv有1所00改0～变1，20流0，量又愈极大脆则，分N解H度3之愈分低解，率流视量流愈量
小则分解率愈高，温度愈高分解率愈高，温度愈低分解率亦愈低，
NH3气在570℃时经热分解如下：
•
NH3 →〔N〕Fe + 3/2 H2
• 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。
氮化层的组织习惯上都说成由白亮层、α＋γ′、 α这三层组成。
Fe-N状态图中的相
氮合化金原钢中理氮化层的形成，氮不仅与铁发生
作用，而且与合金元素也发生作用。
➢如果在590℃以下进行氮化，氮首先溶入α-Fe中 形成α相。
➢当氮达到α-Fe的饱和浓度后，便与氮化物形成 元素发生作用，按照氮与合金元素亲和力的强 弱，依次形成氮化物。例如38CrMoAlA，先形 成极为弥散的氮化铝，然后形成氮化钼，最后 形成氮化铬。
– 软氮化：软氮化实质上是以渗氮为主的低温碳氮 共渗，钢的氮原子渗及的同时，还有少量的碳原 子渗入，其处理结果与前述一般气体氮相比，渗 层硬度较低，脆性较小，故称为软氮化。
氮• 软化氮化工艺方法 – 常用的共渗介质有尿素、甲酰胺和三乙醇胺，它们在软氮化温度 下发生热分解反应，产生活性碳、氮原子。活性碳、氮原子被工 件表面吸收，通过扩散渗入工件表层，从而获得以氮为主的碳氮 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。
氮化方法
• 渗氮方法：
– 气体渗氮 – 液体渗氮 – 固体渗氮 – 离子渗氮。
氮化方法
气体氮化 • 气 气 解体直为氮接原化输子系进状5于态01的09～（235年 N50）℃由气的德与国氮（化AFH炉r）y内所气，发而保表进持，行2将渗0～工氮1件处00置理小于，时炉在，内使使，钢NH利的3气N表H分3
渗氮氮化钢钢及的预合金先化热处理
➢合金元素与钢的氮化工艺
氮化工艺的要求： • 氮化表面的高硬度； • 氮化表面的脆性满足要求； • 获得足够深的氮化层深度； • 尽可能缩短氮化时间。
➢ 氮化钢的硬度和耐磨性主要取决于合金氮化物的数 量、大小、种类和分布。但是由于钢中含有一定量 的C，因而氮化时总是形成碳氮化合物相。
渗氮钢及预先热处理
合金元素与回火
➢ 铬、钼、钒元素溶入马氏体中时，分别能 使钢在400～500℃、500～600℃、550～ 650℃回火时保持高的强度。
➢ 钼可使钢在510～580℃氮化长期保温和随 后炉冷时，不致产生回火脆化。
氮化钢种
类别 碳素结构钢
合金结构钢
不锈耐酸钢 耐热钢
合金工具钢 高速工具钢
液体氮化
• 液 不 的体含氮F软化e2氮物N化，ξ相主液氮要体化不软物同氮，是 化ξ相在 的化氮 方合化 法物层 是硬里 将脆之 被在有 处氮理Fe化工3N处件ε相理，，上先F是除e4不N锈r良，相于脱存韧脂在性，而 预热后再置于氮化坩埚内，坩埚内是以TF – 1为主盐剂，被加温 到560～600℃处理数分至数小时，依工件所受外力负荷大小，而 决定氮化层深度，在处理中，必须在坩埚底部通入一支空气管以 一定量之空气氮化盐剂分解为CN或CNO，渗透扩散至工作表面， 使工件表面最外层化合物8～9%wt的N及少量的C及扩散层，氮原 子扩散入α – Fe基地中使钢件更具耐疲劳性，氮化期间由于CNO 之分解消耗，所以不断要在6～8小时处理中化验盐剂成份，以便 调整空气量或加入新的盐剂。
➢缺点
• 生产周期长，成本高。
渗氮钢及预先热处理
氮化处理后的性能
➢表面硬度
要求高耐磨性的零件，表面硬度高达HV900～1000； 仅要求高疲劳强度的零件，表面硬度可以为HV500～ 800。
➢心部硬度
在氮化处理前零件经受调质处理，零件硬度为HV200～ 300，为回火索氏体组织，经氮化处理后，心部还具有 良好的综合机械性能。
钢的渗氮技术及检验
2013年7月
目录
• 渗氮基本原理 • 氮化方法 • 渗氮钢及预先热处理 • 渗氮工艺及实践 • 渗氮设备 • 渗氮件的品质检验 • 渗氮硬化层深度的测定和金相组织检验 • 氮化常见问题分析
渗➢渗氮氮基定本义：原是理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。
球墨铸铁 钛合金
牌号
08（F）、10、15、20、45、60
20MnV、20SiMn2MoV、25SiMn2MoV、37 SiMn2MoV、15MnVB、20 MnVB、40 MnVB、20Si MnVB、15Cr、20Cr、30Cr、35Cr、40Cr、15CrMo、38CrSi、 20CrMo、30 CrMo、35 CrMo、42 CrMo、12 CrMoV、35 CrMoV、25Cr2MoVA、 20Cr3MoWVA、38CrMoAl、20CrV、40 CrV、50 CrVA、15CrMn、20CrMn、 40CrMn、20CrMnSi、25 CrMnSi、30 CrMnSi、30CrMoAl、30CrMnAl、 30CrMnSiA、20CrMnMo、40 CrMnMo、20 CrMnTi、30 CrMnTi、12Cr2Ni4、 20 Cr2Ni4、20CrNiMo、40CrNiMoA、45CrNiMoVA、18Cr2Ni4WA、25 Cr2Ni4WA
的选用处理时间可由数分钟以致于长时间处理，本法与过去利用热分解 化学反应氮化的处理法不同，本法系利用高离子能之故，过去认为难处 理的不锈钢、钛、钴等材料也能简单的施以优秀的表面硬化处理。
渗氮氮化钢钢及的预特点先热处理
➢ 优点
• 明显提高零件疲劳强度和耐磨性； • 具有对水、油等介质的耐腐蚀的能力； • 零件的变形量很小； • 氮化层在较高的温度仍能保持其硬度。
➢钢的渗氮通常在480~580℃进行，抗蚀渗 氮或含钛2%以上的钢种的渗氮温度一般 也不超过650℃.渗氮层表面硬度高而且表 面处于压应力状态，能显著提高钢的耐 磨性与疲劳强度，改善耐蚀性和抗擦伤 性能。500℃以下长时间加热，渗氮层硬 度可基本保持不变。
➢渗氮的目的：是为了提高钢铁制件的表
渗氮基本原理
零件经过氮化以后，它的表层组织由于氮的渗 入而发生了变化。由铁氮系状态图中可知，其 形成五种相，即α相、γ相、γ′相、ε相和ζ相。
➢ α相是氮在α-Ｆe中的间隙固溶体，α相在缓慢冷却 过程中将析出γ′相。
➢ γ相是氮在γ-Fe中的间隙固溶体，即含氮奥氏体。 缓冷时γ相发生共析反应，生成共析组织（α+γ′） 。
– 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0.3-0.4毫米的扩散层，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 极限、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。
• 液体软氮化处理用的材料为铁金属，氮化后的表面硬度以含有 Al ，Cr，Mo，Ti元素者硬度较高，而其含金量愈多而氮化深度愈浅 ，如炭素钢Hv 350～650，不锈钢Hv 1000～1200，氮化钢Hv 800 ～1100。
• 液体பைடு நூலகம்氮化适用于耐磨及耐疲劳等汽车零件，缝衣机、照相机等 如气缸套处理，气门阀处理、活塞筒处理及不易变形的模具处。 采用液体软氮化的国家，西欧各国、美国、苏俄、日本。
➢钛、铌、钒等强碳化物形成元素存在时，需要提 高淬火温度，使含钛、铌、钒的碳化物溶于奥氏 体中，增大钢的淬透性。
➢ 要使氮化过程中扩散进入α相的氮原子能与钒、钼 、铬、铝等原子形成超细微的氮化物，对α相基体 起有效的硬化作用，那么，在调质处理淬火时， 首先要使这些元素较多地溶入奥氏体，淬火成马 氏体时使这些元素被保留在马氏体中。