渗碳渗氮、氮碳共渗标准
通俗地说，不锈钢就是不容易生锈的钢，实际上一部分不锈钢，既有不锈性，又有耐酸性（耐蚀性）。不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜（钝化膜）的形成。这种不锈性和耐蚀性是相对的。试验表明，钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中，其耐蚀性随钢中铬含水量的增加而提高，当铬含量达到一定的百分比时，钢的耐蚀性发生突变，即从易生锈到不易生锈，从不耐蚀到耐腐蚀。不锈钢的分类方法很多。按室温下的组织结构分类，有马氏体型、奥氏体型、铁素体和双相不锈钢；按主要化学成分分类，基本上可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大系统；按用途分则有耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐海水不锈钢等等，按耐蚀类型分可分为耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、耐晶间腐蚀不锈钢等；按功能特点分类又可分为无磁不锈钢、易切削不锈钢、低温不锈钢、高强度不锈钢等等。由于不锈钢材具有优异的耐蚀性、成型性、相容性以及在很宽温度范围内的强韧性等系列特点，所以在重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等行业中获取得广泛的应用。奥氏体不锈钢在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni 系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化。如加入S，Ca，Se，Te等元素，则具有良好的易切削性。此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外，如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。此类钢中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni，就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸肯有良好的耐蚀性。由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能，在各行各业中获得了广泛的应用。
铁素体不锈钢
在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。含铬量在11%~30%，具有体心立方晶体结构。这类钢一般不含镍，有时还含有少量的Mo、Ti、Nb等到元素，这类钢具导热系数大，膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点，多用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。这类钢存在塑性差、焊后塑性和耐蚀性明显降低等缺点，因而限制了它的应用。炉外精炼技术（AOD或VOD）的应用可使碳、氮等间隙元素大大降低，因此使这类钢获得广泛应用。
奥氏体--铁素体双相不锈钢
是奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢。在含C较低的情况下，Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。有些钢还含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti，N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能，也是一种节镍不锈钢。
马氏体不锈钢
通过热处理可以调整其力学性能的不锈钢，通俗地说，是一类可硬化的不锈钢。典型牌号为Cr13型，如2Cr13 ,3Cr13 ,4Cr13等。粹火后硬度较高，不同回火温度具有不同强韧性组合，主要用于蒸汽轮机叶片、餐具、外科手术器械。根据化学成分的差异，马氏体不锈钢可分为马氏体铬钢和马氏体铬镍钢两类。根据组织和强化机理的不同，还可分为马氏体不锈钢、马氏体和半奥氏体（或半马氏体）沉淀硬化不锈钢以及马氏体时效不锈钢等。
不锈钢具有良好的耐腐蚀能，抗高温氧化性，较好的低温性能及优良的机械与加工性能。因此广泛用于化工、石油、动力、核工程、航天航空、海洋、医药、轻工、纺织等部门。其主要目的在于防腐防锈。不锈钢的耐腐蚀主要依靠表面钝化膜，如果膜不完整或有缺陷，不锈钢仍会被腐蚀。工程上通常进行酸洗钝化处理，使不锈钢的耐蚀潜力发挥得更大。在不锈钢设备与部件在成形、组装、焊接、焊缝检查（如探伤、耐压试验）及施工标记等过程中带来表油污、铁锈、非金属脏物、油漆、焊渣与飞溅物等，这些物质影响了不锈钢设备与部件表面质量，破坏了其表面的氧化膜，降低了钢的抗全面腐蚀性能（包括点蚀、缝隙腐蚀），甚至会导致应力腐蚀破裂。1.腐蚀的种类和定义
在众多的工业用途中，不锈钢都能提供今人满意的耐蚀性能。根据使用的经验来看，除机械失效外，不锈钢的腐蚀主要表现在：不锈钢的一种严重的腐蚀形式是局部腐蚀（亦即应力腐蚀开裂、点腐蚀、晶间腐蚀、腐蚀疲劳以及缝隙腐蚀）。这些局部腐蚀所导致的失效事例几乎占失效事例的一半以上。事实上，很多失效事故是可以通过合理的选材而予以避免的。
应力腐蚀开裂（SCC）：是指承受应力的合金在腐蚀性环境中由于烈纹的扩展而互生失效的一种通用术语。应力腐蚀开裂具有脆性断口形貌，但它也可能发生于韧性高的材料中。发生应力腐蚀开裂的必要条件是要有拉应力（不论是残余应力还是外加应力，或者两者兼而有之）和特定的腐蚀介质存在。型纹的形成和扩展大致与拉应力方向垂直。这个导致应力腐蚀开裂的应力值，要比没有腐蚀介质存在时材料断裂所需要的应力值小得多。在微观上，穿过晶粒的裂纹称为穿晶裂纹，而沿晶界扩图的裂纹称为沿晶裂纹，当应力腐蚀开裂扩展至其一深度时（此处，承受载荷的材料断面上的应力达到它在空气中的断裂应力），则材料就按正常的裂纹（在韧性材料中，通常是通过显微缺陷的聚合）而断开。因此，由于应力腐蚀开裂而失效的零件的断面，将包含有应力腐蚀开裂的特征区域以及与已微缺陷的聚合相联系的“韧窝”区域。
点腐蚀：是一种导致腐蚀的局部腐蚀形式。
晶间腐蚀：晶粒间界是结晶学取向不同的晶粒间紊乱错合的界城，因而，它们是钢中各种溶质元素偏析或金属化合物（如碳化物和δ相）沉淀析出的有利区城。因此，在某些腐蚀介质中，晶粒间界可能先行被腐蚀乃是不足为奇的。这种类型的腐蚀被称为晶间腐蚀，大多数的金属和合金在特定的腐蚀介质中都可能呈现晶间腐蚀。
缝隙腐蚀：是局部腐蚀的一种形式，它可能发全于溶液停滞的缝隙之中或屏蔽的表面内。这样的缝隙可以在金属与金属或金属与非金属的接合处形成，例如，在与铆钉、螺栓、垫片、阀座、松动的表面沉积物以及海生物相接烛之处形成。全面腐蚀：是用来描述在整个合金表面上以比较均勺的方式所发生的腐蚀现象的术语。当发生全面腐蚀时，村料由于腐蚀而逐渐变薄，甚至材料腐蚀失效。不锈钢在强酸和强碱中可能呈现全面腐蚀。全面腐蚀所引起的失效问题并不怎么令人担心，因为，这种腐蚀通常可以通过简单的浸泡试验或查阅腐蚀方面的文献资料而预测它。
2.各种不锈钢的耐腐蚀性能
304 是一种通用性的不锈钢，它广泛地用于制作要求良好综合性能（耐腐蚀和成型性）的设备和机件。
301 不锈钢在形变时呈现出明显的加工硬化现象，被用于要求较高强度的各种场合。
302 不锈钢实质上就是含碳量更高的304不锈钢的变种，通过冷轧可使其获得较高的强度。
302B 是一种含硅量较高的不锈钢，它具有较高的抗高温氧化性能。
303和303Se 是分别含有硫和硒的易切削不锈钢，用于主要要求易切削和表而光浩度高的场合。303Se不锈钢也用于制作需要热镦的机件，因为在这类条件下，这种不锈钢具有良好的可热加工性。
304L 是碳含量较低的304不锈钢的变种，用于需要焊接的场合。较低的碳含量使得在靠近焊缝的热影响区中所析出的碳化物减至最少，而碳化物的析出可能导致不锈钢在某些环境中产生晶间腐蚀（焊接侵蚀）。
304N 是一种含氮的不锈钢，加氮是为了提高钢的强度。
305和384 不锈钢含有较高的镍，其加工硬化率低，适用于对冷成型性要求高的各种场合。
308 不锈钢用于制作焊条。
309、310、314及330 不锈钢的镍、铬含量都比较高，为的是提高钢在高温下的抗氧化性能和蠕变强度。而30S5和310S乃是309和310不锈钢的变种，所不同者只是碳含量较低，为的是使焊缝附近所析出的碳化物减至最少。330
不锈钢有着特别高的抗渗碳能力和抗热震性．
316和317 型不锈钢含有铝，因而在海洋和化学工业环境中的抗点腐蚀能力大大地优于304不锈钢。其中，316型不锈钢由变种包括低碳不锈钢316L、含氮的高强度不锈钢316N以及合硫量较高的易切削不锈钢316F。
321、347及348 是分别以钛，铌加钽、铌稳定化的不锈钢，适宜作高温下使用的焊接构件。348是一种适用于核动力工业的不锈钢，对钽和钻的合量有着一定的限制。在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合金钢，不锈钢是具有美观的表面和耐腐蚀性能好，不必经过镀色等表面处理，而发挥不锈钢所固有的表面性能,使用于多方面的钢铁的一种，通常称为不锈钢。代表性能的有13铬钢，18-铬镍钢等高合金钢。
从金相学角度分析，因为不锈钢含有铬而使表面形成很薄的铬膜，这个膜隔离开与钢内侵入的氧气起耐腐蚀的作用。
为了保持不锈钢所固有的耐腐蚀性，钢必须含有12%以上的铬。
钢的碳氮共渗(第一讲) 碳氮共渗是碳氮原子同时渗入工件表面的一种化学热处理工艺。最早，碳氮共渗是在含氰根的盐浴中进行的，故此又称氰化。渗碳与渗氮相结合的的工艺，具有如下特点： 1．氮的渗入降低了钢的临界点。氮是扩大γ相区的合金元素， 降低了渗层的相变温度A1与A3，碳氮共渗可以在比较低的温度进行，温度不易过热，便于直接淬火，淬火变形小，热处理设备的寿命长。 2．氮的渗入增加了共渗层过冷奥氏体的稳定性，降低了临界淬 火速度。采用比渗碳淬火缓和的冷却方式就足以形成马氏体，减少了变形开裂的倾向，淬透性差的钢制成的零件也能得到足够的淬火硬度。 3．碳氮同时渗入，加大了它的扩散系数。840~860℃共渗时，碳在奥氏体中的扩散速度几乎等于或大于930℃渗碳时的扩散速度。 共渗层比渗碳具有较高的耐磨性、耐腐蚀性和疲劳强度；比渗氮零件具有较高的抗压强度和较低的表面脆性。 按使用介质不同，碳氮共渗分为固体、液体、气体三种。固体碳氮共渗与固体渗碳相似，经常采用30~40％黄血盐，10％碳酸铵和 50~60％木炭为渗剂。这种方法的生产效率低，劳动条件差，目前很 少使用。液体碳氮共渗以氰盐为原料，历史悠久，质量容易控制，但氰盐有剧毒，且价格昂贵，使用受到限制。气体碳氮共渗的发展最快。 按共渗温度，碳氮共渗一般分为低温(500~560℃)、中温(780~850℃)和高温~880~950℃)三种。前者以渗氮为主，现在已定义为氮碳共渗，后两者以渗碳为主。习惯上所说的碳氮共渗，主要指中温气体氮碳共渗。 碳氮共渗零件的机械性能同渗层表面的碳氮浓度、渗层深度与浓度梯度有关。 共渗层的碳氮浓度必须严格控制，含量过低，不能获得高的强度、硬度与理想的残余应力，影响耐磨性与疲劳强度。反之，则不仅表层出现大量不均匀的块状碳氮化合物，脆性增加；而且会使淬火后残余奥氏体量剧增，影响表面硬度和疲劳强度。 一般推荐最佳的碳、氮浓度分别为0.70~0.95％C和0.25~0.40％N。对于少数在高接触应力下工作的合金钢零件，当要求表面具有较多均匀分布的碳氮化合物颗粒时，表面含碳量可达1.20~1.50％，甚至2~3％，含氮量仍在0.50％以下。 共渗层的深度应该与工件服役条件和钢材成分相适应。心部的含碳量较高或工件的承载能力较低时，如纺织机钢令圈、40Cr钢制汽车
热处理相关标准汇总 一、热处理基础 GB/T 7232-1999 金属热处理工艺术语 GB/T 8121-1987 热处理工艺材料名语术语 GB/T 12603-1990 金属热处理工艺分类及代号GB/T 13324-1991 热处理设备术语 JB/T 8555-1997 热处理技术要求在零件图样上的表示方法 JB/T 9208-1999 可控气氛分类及代号 二、工艺方法 GB/T 16923-1997 钢件的正火与退火 GB/T 16924-1997 钢件的淬火与回火 GB/T 18177-2000 钢件的气体渗氮 GB/T 18683-2002 钢铁件激光表面淬火 JB/T 3999-1999 钢件的渗碳与碳氮共渗淬火回火 JB/T 4155-1999 气体氮碳共渗 JB/T 4202-1999 钢的锻造余热淬火回火处理 JB/T 4215-1996 渗硼 JB/T 4218-1994 硼砂熔盐渗金属 JB/T 6048-1992 盐浴热处理 JB/T 6956-1993 离子渗氮 JB/T 7500-1994 低温化学热处理工艺方法选择通则 JB/T 7529-1994 可锻铸铁热处理 JB/T 7711-1995 灰铸铁件热处理 JB/T 7712-1995 高温合金热处理 JB/T 8418-1996 粉末渗金属 JB/T 8929-1999 深层渗碳 JB/T 9197-1999 不锈钢和耐热钢热处理 JB/T 9198-1999 盐浴硫氮碳共渗 JB/T 9200-1999 钢铁件的火焰淬火回火处理 JB/T 9201-1999 钢铁件的感应淬火回火处理 JB/T 9207-1999 钢件在吸热式气氛中的热处理 JB/T 9210-1999 真空热处理 三、质量检验及评定 GB/T 224-1987 钢的脱碳层深度测定法 GB/T 225-1988 钢的淬透性末端淬火试验方法 GB/T 226-1991 钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法 GB/T 227-1991 工具钢淬透性试验方法 GB/T 1979-2001 结构钢低倍组织缺陷评级图 GB/T 4335-1984 低碳钢冷轧薄板铁素体晶粒度测定法 GB/T 4462-1984 高速工具钢大块碳化物评级图 GB/T 5617-1985 钢的感应淬火或火焰淬火后有效硬化层深度的测定 GB/T 6401-1986 铁素体奥氏体型双相不锈钢中α-相面积含量金相测定法 GB/T 9450-1988 钢件渗碳淬火有效硬化层深度的测定和校核 GB/T 9451-1988 钢件薄表面总硬化层深度或有效硬化层深度的测定。
表面热处理零件有效硬化层、渗层等的有关说明 一、常用热处理零件硬化层深度、渗层深度有关术语、定义、代号和适用范围及检测方法
附注：①特殊情况下，经有关方协议，也可采用 4.903N～49.03N（0.5kgf～5kgf）内的某一试验力和其他值的极限硬度值，在特殊情况下要注明，如Dc49.03/515=0.6表示采用试验力49.03N（5kgf），极限硬度值为515HV时的有效硬化层深度等于0.6mm； ②特殊情况下，经有关方协议，也可采用4.903N～49.03N（0.5kgf～5kgf）内的某一试验力和其他值的极限硬度值，在特殊情况 下要注明，如Ds4.903/0.9=0.6表示采用试验力4.903N（0.5kgf），极限硬度值等于零件表面所要求的最低硬度的0.9倍时的有效硬化层深度等于0.6mm； ③测量方法有显微组织测量法和显微硬度测量法，选择的测量方法和它的精度取决于硬化层的性质和估计的深度。由于测量方 法也影响到测量结果，因此选择哪种方法测量及何种试样形式，必须在图纸和工艺上预先规定； ④当工艺/图纸没有规定测量方法时，优先采用显微硬度法。用显微硬度测量法检测时，一般试验力用1.96N（0.2kgf）的界线显 微硬度为基体硬度加30HV，除非工艺/图纸另有规定； ⑤试验力为0.9807N（0.1kgf）（HV0.1），极限硬度值HG一般规定为基体硬度加30HV。特殊情况下，经有关方协议，也可采用
其他试验力的显微硬度和极限硬度值； ⑥试验力为0.9807（0.1kgf）（HV0.1），特殊情况下，经有关方协议，也可采用其他试验力的显微硬度和极限硬度值； ⑦测量方法有硬度法和金相法两种，采用哪种测量方法应预先规定。硬度法规定采用试验力为2.94N（0.3kgf）的维氏硬度，从试 样表面测至比基体硬度高50HV处的垂直距离为渗氮层深度，对于渗氮层硬度变化很平缓的钢件（如碳钢、低碳低合金钢制件）可从试样表面沿垂直方向测至比基体维氏硬度值高30HV处。特殊情况下，可由有关方协议，也可采用其他试验力和其他维氏极限硬度值，但应在工艺/图纸文件中注明。 二、对实际应用中的几点说明 1、本文是为了统一理解，使其规范化和标准化而编制的，要求各部门有关人员认真执行； 2、从前面表中所列术语可知，凡是有效硬化层深度都有一个极限硬度（或称界线硬度）的要求，对不同零件、不同的热处理方法、 不同的材料、不同的热处理要求的零件其定义的有效硬化层深度的极限硬度可能是不同的，因此，在设计图纸和编制工艺时应同时确定合理的极限硬度，只有可采用标准中规定了的极限硬度，工艺/产品图纸才可不作规定。 3、从2004年5月1日起，设计、工艺人员新设计编制的产品图、工艺文件应统一采用本文的相关术语，对于有同义的术语，只选择 带※的术语。 4、对于2004年5月1日以前设计、编制的产品图纸和工艺文件有相关热处理深度的术语，统一按照本文相应的术语来理解或解释， 对有明显不符本文的术语的个别零件，由技术开发部填写更改单经批准后进行更改。上述时间以前的产品图纸有的有渗层深度要求又有有效硬化层深度要求的零件，在验收产品时，只检测有效硬化层深度，允许不检渗层深度，其图纸工艺再版时再作更改。 编制：审核：审定： 技术开发部 2004年4月12日
渗碳渗氮、氮碳共渗标准
通俗地说，不锈钢就是不容易生锈的钢，实际上一部分不锈钢，既有不锈性，又有耐酸性（耐蚀性）。不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜（钝化膜）的形成。这种不锈性和耐蚀性是相对的。试验表明，钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中，其耐蚀性随钢中铬含水量的增加而提高，当铬含量达到一定的百分比时，钢的耐蚀性发生突变，即从易生锈到不易生锈，从不耐蚀到耐腐蚀。不锈钢的分类方法很多。按室温下的组织结构分类，有马氏体型、奥氏体型、铁素体和双相不锈钢；按主要化学成分分类，基本上可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大系统；按用途分则有耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐海水不锈钢等等，按耐蚀类型分可分为耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、耐晶间腐蚀不锈钢等；按功能特点分类又可分为无磁不锈钢、易切削不锈钢、低温不锈钢、高强度不锈钢等等。由于不锈钢材具有优异的耐蚀性、成型性、相容性以及在很宽温度范围内的强韧性等系列特点，所以在重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等行业中获取得广泛的应用。奥氏体不锈钢在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni 系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化。如加入S，Ca，Se，Te等元素，则具有良好的易切削性。此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外，如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。此类钢中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni，就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸肯有良好的耐蚀性。由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能，在各行各业中获得了广泛的应用。 铁素体不锈钢 在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。含铬量在11%~30%，具有体心立方晶体结构。这类钢一般不含镍，有时还含有少量的Mo、Ti、Nb等到元素，这类钢具导热系数大，膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点，多用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。这类钢存在塑性差、焊后塑性和耐蚀性明显降低等缺点，因而限制了它的应用。炉外精炼技术（AOD或VOD）的应用可使碳、氮等间隙元素大大降低，因此使这类钢获得广泛应用。 奥氏体--铁素体双相不锈钢 是奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢。在含C较低的情况下，Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。有些钢还含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti，N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能，也是一种节镍不锈钢。 马氏体不锈钢 通过热处理可以调整其力学性能的不锈钢，通俗地说，是一类可硬化的不锈钢。典型牌号为Cr13型，如2Cr13 ,3Cr13 ,4Cr13等。粹火后硬度较高，不同回火温度具有不同强韧性组合，主要用于蒸汽轮机叶片、餐具、外科手术器械。根据化学成分的差异，马氏体不锈钢可分为马氏体铬钢和马氏体铬镍钢两类。根据组织和强化机理的不同，还可分为马氏体不锈钢、马氏体和半奥氏体（或半马氏体）沉淀硬化不锈钢以及马氏体时效不锈钢等。
渗氮 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。常见有液体渗氮、气体渗氮、离子渗氮。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。 原理应用 渗入钢中的氮一方面由表及里与铁形成不同含氮量的氮化铁，一方面与钢中的合金元素结合形成各种合金氮化物，特别是氮化铝、氮化铬。这些氮化物具有很高的硬度、热稳定性和很高的弥散度，因而可使渗氮后的钢件得到高的表面硬度、耐磨性、疲劳强度、抗咬合性、抗大气和过热蒸汽腐蚀能力、抗回火软化能力，并降低缺口敏感性。与渗碳工艺相比，渗氮温度比较低，因而畸变小，但由于心部硬度较低，渗层也较浅，一般只能满足承受轻、中等载荷的耐磨、耐疲劳要求，或有一定耐热、耐腐蚀要求的机器零件，以及各种切削刀具、冷作和热作模具等。渗氮有多种方法，常用的是气体渗氮和离子渗氮。 钢铁渗氮的研究始于20世纪初，20年代以后获得工业应用。最初的气体渗氮，仅限于含铬、铝的钢，后来才扩大到其他钢种。从70年代开始，渗氮从理论到工艺都得到迅速发展并日趋完善，适用的材料和工件也日益扩大，成为重要的化学热处理工艺之一。
气体渗氮 一般以提高金属的耐磨性为主要目的，因此需要获得高的表面硬度。它适用于38CrMoAl等渗氮钢。渗氮后工件表面硬度可达HV850～1200。渗氮温度低，工件畸变小，可用于精度要求高、又有耐磨要求的零件，如镗床镗杆和主轴、磨床主轴、气缸套筒等。但由于渗氮层较薄，不适于承受重载的耐磨零件。 气体参氮可采用一般渗氮法（即等温渗氮）或多段（二段、三段）渗氮法。前者是在整个渗氮过程中渗氮温度和氨气分解率保持不变。温度一般在480～520℃之间,氨气分解率为15～30%,保温时间近80小时。这种工艺适用于渗层浅、畸变要求严、硬度要求高的零件，但处理时间过长。多段渗氮是在整个渗氮过程中按不同阶段分别采用不同温度、不同氨分解率、不同时间进行渗氮和扩散。整个渗氮时间可以缩短到近50小时，能获得较深的渗层，但这样渗氮温度较高，畸变较大。 还有以抗蚀为目的的气体渗氮，渗氮温度在550～700℃之间,保温 0.5～3小时，氨分解率为35～70%，工件表层可获得化学稳定性高的化合物层，防止工件受湿空气、过热蒸汽、气体燃烧产物等的腐蚀。 正常的气体渗氮工件，表面呈银灰色。有时，由于氧化也可能呈蓝色或黄色，但一般不影响使用。 离子渗氮
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
hb∕z 20023-2014 航空钢制件离子渗氮、离子氮碳 共渗工艺 全文共四篇示例，供读者参考 第一篇示例： 航空制造业一直是高科技领域的代表之一，其所需材料和工艺要求也非常高。在航空制造中，钢材是一种常用的材料，而离子渗氮和离子氮碳共渗工艺是常用的表面处理工艺之一。hb∕z 20023-2014是我国航空钢制件离子渗氮、离子氮碳共渗工艺的标准，它规定了航空钢制件表面渗氮、渗氮碳的要求和工艺规范，保证了航空钢制件的使用性能和寿命。 离子渗氮是一种常见的表面处理工艺，通过在高温高压下，将氮气分子离子化后使其在工件表面沉积形成氮化层。离子渗氮工艺可以有效提高航空钢制件的硬度、耐磨性、耐蚀性等性能，延长其使用寿命。而离子氮碳共渗工艺是在离子渗氮的基础上添加少量的碳源，使得在渗氮的同时还能渗碳，形成氮碳复合层，提高钢件的总体性能。 hb∕z 20023-2014标准主要包括了钢件离子渗氮和离子氮碳共渗的工艺条件、设备要求、工艺流程、控制要求等内容。要求渗氮、渗碳层的厚度、硬度、成分、晶粒度等满足标准要求，确保表面处理的质量和稳定性。还要求对设备、工艺参数进行严格控制，确保工艺的可重复性和稳定性，防止因变量波动导致产品质量不稳定。
航空钢制件的表面处理对于提高其耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性 等性能至关重要。hb∕z 20023-2014标准为航空钢制件的表面处理提 供了一套科学、规范的工艺流程，确保了航空钢制件的质量和性能。 该标准的实施也促进了我国航空制造产业的发展和提高，推动了相关 技术的研究和创新，提升了整个产业的竞争力。 第二篇示例： 随着现代航空工业的发展，对航空钢制件的材料性能要求越来越高。在航空工程中，航空钢制件不仅需要具备优异的强度和硬度，同 时还需要具备耐磨、耐腐蚀等性能。为了提高航空钢制件的性能，离 子渗氮和离子氮碳共渗工艺成为了航空工业中重要的表面处理方法。 hb∕z 20023-2014标准对航空钢制件的离子渗氮以及离子氮碳共渗工 艺进行了规范，确保了航空钢制件的质量和性能。 一、离子渗氮工艺 离子渗氮是一种在高温高压条件下将氮离子注入材料表面的工艺。通过离子渗氮可以使航空钢制件表面形成硬质氮化层，提高其表面硬 度和耐磨性。离子渗氮可以分为氮化、氮氧化和共氮钛三个工艺过 程。 1. 氮化过程：在氮气氛中，通过离子轰击使氮元素渗透到航空钢 制件表面，形成氧化亚氮，然后在高温下使氮元素与钢中的铁元素反应，生成金刚石晶氮，增加表面硬度。
渗氮渗碳碳氮共渗 碳氮共渗是一种常见的表面处理技术，通过渗碳和渗氮来改善材料的硬度和耐磨性。本文将对渗氮、渗碳和碳氮共渗的原理、应用和工艺进行详细介绍。 一、渗氮 渗氮是将氮原子渗入材料表面形成氮化物层的过程。氮原子通过高温处理和氮气氛的作用，渗透到材料表面并与材料中的元素反应，形成硬质氮化物层。这一薄层氮化物层不仅能提高材料的硬度和抗磨损性能，还能改善材料的耐腐蚀性。 渗氮的主要应用领域包括机械制造、汽车工业、航空航天等。在机械制造中，渗氮可以增加零件的硬度和耐磨性，延长使用寿命；在汽车工业中，渗氮可以提高引擎零件的耐磨性和抗腐蚀性能；在航空航天领域，渗氮可以增强航空发动机部件的耐高温和耐磨性能。 渗氮的工艺流程一般包括清洗件表面、装配件和炉内预处理、渗氮和回火处理等步骤。渗氮一般采用封闭式和开放式两种方式进行，根据具体应用需求可以选择合适的渗氮工艺。 二、渗碳 渗碳是将碳原子渗入材料表面形成碳化物层的过程。碳原子通过高温处理和含有碳气体的氛围，渗透到材料表面并在表面与材料中的元素反应，形成硬质碳化物层。渗碳技术不仅能提升材料的硬度和耐磨性，还可以改善材料的断裂韧性和抗腐蚀性。
渗碳广泛应用于机械零件、钢铁制品等领域。渗碳后的材料表面硬度高、耐磨性好，适用于制作耐磨零件，如轴承、齿轮等；同时碳化层的外表面与空气隔绝，降低了材料的腐蚀速率，提高了零件的使用寿命。 渗碳的工艺流程包括预处理、渗碳、淬火和回火等。渗碳一般采用气体渗碳和液体渗碳两种方式进行，具体工艺参数可以根据材料的要求进行选择。 三、碳氮共渗 碳氮共渗是将碳原子和氮原子同时渗入材料表面形成碳氮共渗层的过程。碳氮共渗通过碳氮共渗剂和高温处理，使碳原子和氮原子分别与材料中的元素发生反应，形成硬质碳氮化物层。碳氮共渗能够同时获得渗碳和渗氮的特性，提高材料的硬度、耐磨性和抗腐蚀性。 碳氮共渗广泛应用于汽车工业、航空航天等领域。在汽车工业中，碳氮共渗可以提高零部件的硬度和耐磨性，同时还可以提高零部件的抗磨损能力和抗腐蚀性；在航空航天领域，碳氮共渗可以增强发动机部件的抗高温性能和抗腐蚀能力。 碳氮共渗的工艺流程包括预处理、碳氮共渗和热处理等步骤。碳氮共渗一般采用盐浴共渗和气体共渗两种方式进行，具体工艺参数需要根据材料的要求进行调整。 总结：
氮碳共渗：又称软氮化或低温碳氮共渗,即在铁-氮共析转变温度以下，使工件表面在主要渗入氮的同时也渗入碳。碳渗入后形成的微细碳化物能促进氮的扩散，加快高氮化合物的形成。这些高氮化合物反过来又能提高碳的溶解度。碳氮原子相互促进便加快了渗入速度。此外，碳在氮化物中还能降低脆性。氮碳共渗后得到的化合物层韧性好，硬度高，耐磨，耐蚀，抗咬合。常用的氮碳共渗方法有液体法和气体法。处理温度530～570℃，保温时间1～3小时。早期的液体盐浴用氰盐，以后又出现多种盐浴配方。常用的有两种：中性盐通氨气和以尿素加碳酸盐为主的盐，但这些反应产物仍有毒。气体介质主要有：吸热式或放热式气体（见可控气氛）加氨气；尿素热分解气；滴注含碳、氮的有机溶剂，如甲酰胺、三乙醇胺等。氮碳共渗不仅能提高工件的疲劳寿命、耐磨性、抗腐蚀和抗咬合能力，而且使用设备简单，投资少，易操作，时间短和工件畸变小，有时还能给工件以美观的外表。 碳氮共渗：以渗碳为主同时渗入氮的化学热处理工艺。它在一定程度上克服了渗氮层硬度虽高但渗层较浅，而渗碳层虽硬化深度大，但表面硬度较低的缺点。应用较广泛的只有气体法和盐浴法。气体碳氮共渗介质是渗碳剂和渗氮剂的混合气，例如滴煤油（或乙醇、丙酮）、通氨；吸热或放热型气体中酌加高碳势富化气并通氨；三乙醇胺或溶入尿素的醇连续滴注。 [C]、[N]原子的产生机制除与渗碳、渗氮相同外，还有共渗剂之间的合成和分解： CO+NH3⇔HCN+H2O CH4+NH3⇔HCN+3H2 2HCN⇔2[C]+2[N]+H2 碳氮共渗并淬火、回火后的组织为含氮马氏体、碳氮化合物和残余奥氏体。深0.6～1.0mm 的碳氮共渗层的强度、耐磨性与深1.0～1.5mm的渗碳层相当。为减少变形，中等载荷齿轮等可用低于870℃的碳氮共渗代替930℃进行的渗碳。
三钢的渗氮层金相检验 一、钢的渗氮处理 钢的渗氮处理又称之为氮化。能使工件获得比渗碳更高的表面硬度，硬度值表面洛氏93~95HR15N约为68~72HRC,维氏硬度可达900~1200HV；氮化层具有更高的耐磨性、疲劳强度、红硬性和较好的抗腐蚀性。渗氮的温度较低，在500~600℃之间，一般是随炉冷却，不需要象渗碳那样还要淬火处理，所以工件变形小。渗氮一般作为最终热处理，渗氮后不加工或只是精磨或研磨。渗氮常用的气体介质主要是氨气，按照工艺可分为普通渗氮、离子渗氮、防蚀渗氮和软氮化。普通气体渗氮又俗称硬氮化，低温氮碳共渗俗称软氮化。一般气体渗氮的速度较慢，生产周期在30~50小时之间。 铁的氮化物稳定性较差，硬度较低，因此常选用含Cr、Mo、W、V、Ti、Al等能强烈形成氮化物的中低碳合金钢作为渗氮用钢。最为常用的是38CrMoAlA钢在调质状态进行渗氮，也有用35CrMo、42CrNiMo钢、碳钢、铸铁等。渗氮选材不同，渗后的表面硬度也不同。合金元素与氮结合成高硬度的氮化物（AlN、TiN、VN等），并以极细颗粒呈高度弥散地分布在渗层的基体上，因而赋予氮化层以高硬度和强度。氮的合金化合物会阻碍氮的扩散，所以渗氮的深度和渗碳比一般都比较浅。 二、渗氮层的组织 铁氮状态图中含氮浓度不同会形成不同的Fe-N二元相结构，ε相是含氮量范围最宽的含氮化合物，它是通常在渗层最表面能够通过金相显微镜看到的白亮层组织。次表层常常含有白色的脉状组织，再往心部，是氮的扩散层，一般是含氮索氏体，心部是索氏体组织。如图7-10所示就是典型的渗氮层组织，图示材料：38CrMoAlA钢工艺：气体渗氮侵蚀剂：4%硝酸酒精溶液试剂。图7-11是和7-10同种材质同炉处理的另一试样，区别仅是侵蚀剂为另一种盐酸硫酸铜酒精溶液试剂。可以看出图7-10中含氮索氏体经硝酸酒精侵蚀，颜色发黑，较容易与心部的索氏体组织区别开，有较明显的界限。图7-11是另一种侵蚀效果，扩散层近基体交界一段呈白色，使得交界线非常清晰，这样方便渗层深度的测量。
渗碳与渗氮一般是指钢的表而化学热处理 渗碳必须用低碳钢或低碳合金钢。可分为固体、液体、气体渗碳三种。应用较广泛的气体渗碳，加热温度900-950°Co渗碳深度主要取决于保温时间，一般按每小时0. 2-0. 25mm估算。表面含碳量可达百分之0.85-1.05o渗碳后必须热处理，常用淬火后低温回火。得到表面高硬度心部高韧性的耐磨抗冲击零件。 渗氮应用最广泛的气体渗氮，加热温度500-600°Co氮原子与钢的表面中的铝、铭、钳形成氮化物，一般深度为0. 1-0.6nini, 氮化层不用淬火即可得到很高的硬度，这种性能可维持到600-650°Co工件变形小，可防止水、蒸气、碱性溶液的腐蚀。但生产周期长，成本高，氮化层薄而脆，不宜承受集中的重载荷。主要用来处理重要和复朵的精密零件。 涂层、镀膜是物理的方法。“渗”是化学变化，本质不同。 钢的渗碳-一就是将低碳钢在富碳的介质中加热到高温（一般为900-950°C）,使活性碳原子渗入钢的表面，以获得高碳的渗层组织。随后经淬火和低温回火，使表面具有高的硬度、耐磨性及疲劳抗力，而心部仍保持足够的强度和韧性。 渗碳钢的化学成分特点 1）渗碳钢的含碳量一般都在0. 15—0.25%范围内，对于重载 的渗碳体，可以提高到0.25-0.30%,以使心部在淬火及低温回火后仍具有足够的塑性和韧性。但含碳量不能太低，否则就不能保证一定的强度。 2）合金元素在渗碳钢中的作用是提高淬透性，细化晶粒，强化固溶体，
影响渗层中的含碳量、渗层厚度及组织。在渗碳钢中通常加入的合金元素有 镭、铭、操、钳、钩、帆、硼等。 常用渗碳钢可以分碳素渗碳钢和合金渗碳钢两大类 1）碳素渗碳钢中，用得最多的是15和20钢，它们经渗碳和 热处理后表而硬度可达56—62HRCo但由于淬透性较低，只适用于心部强度要求不高、受力小、承受磨损的小型零件，如轴套、链条等。 2）低合金渗碳钢如20Cr、20Cr2MnVB、20Mn2TiB等，其渗透性和 心部强度均较碳素渗碳钢高，可用于制造一般机械中的较为重要的渗碳件， 如汽车、拖拉机中的齿轮、活塞销等。 3）中合金渗碳钢如20Cr2Ni4、18Cr2N4W. 15Si3MoWV等，由于具 有很高的淬透性和较高的强度及韧性，主要用以制造截面较大、承载较重、 受力复杂的零件，如航空发动机的齿轮、轴等。 固体渗碳、液体渗碳、气体渗碳-一渗碳温度为900-950°C, 表而层w （碳）为0. 8--1. 2 % ,层深为0. 5--2. 0mmo 渗碳后的热处理-一渗碳工件实际上应看作是由一种表面与中心含量相差悬殊码复合材料。渗碳只能改变工件表而的含碳量, 而其表而以及心部的最终强化则必须经过适当的热处理才能实现。渗碳后的工件均需进行淬火和低温回火。淬火的目的是使在 表而形成高碳马氏体或高碳马氏体和细粒状碳化物组织。低温回火温度为150—200°C。 渗碳零件注意事项 1）渗碳前的预处理正火一目的是改善材料原始组织、减少带状、消
渗碳渗氮的作用及氮碳共渗和碳氮共渗的区别
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。 渗碳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。 渗碳零件的材料一般选用低碳钢或低碳合金钢(含碳量小於0.25%)。渗碳后必须进行淬火才能充分发挥渗碳的有利作用。工件渗碳淬火后的表层显微组织主要为高硬度的马氏体加上残余奥氏体和少量碳化物﹐心部组织为韧性好的低碳马氏体或含有非马氏体的组织﹐但应避免出现铁素体。一般渗碳层深度范围为0.8～1.2毫米﹐深度渗碳时可达2毫米或更深。表面硬度可达HRC58～63﹐心部硬度为HRC30～42。渗碳淬火后﹐工件表面产生压缩内应力﹐对提高工件的疲劳强度有利。因此渗碳被广泛用以提高零件强度﹑冲击韧性和耐磨性﹐借以延长零件的使用寿命。 按含碳介质的不同﹐渗碳可分为固体渗碳﹑液体渗碳﹑气体渗碳和碳氮共渗； 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。常见有液体渗氮、气体渗氮、离子渗氮。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。 渗入钢中的氮一方面由表及里与铁形成不同含氮量的氮化铁，一方面与钢中的合金元素结合形成各种合金氮化物，特别是氮化铝、氮化铬。这些氮化物具有很高的硬度、热稳定性和很高的弥散度，因而可使渗氮后的钢件得到高的表面硬度、耐磨性、疲劳强度、抗咬合性、抗大气和过热蒸汽腐蚀能力、抗回火软化能力，并降低缺口敏感性。与渗碳工艺相比，渗氮温度比较低，因而畸变小，但由于心部硬度较低，渗层也较浅，一般只能满足承受轻、中等载荷的耐磨、耐疲劳要求，或有一定耐热、耐腐蚀要求的机器零件，以及各种切削刀具、冷作和热作模具等。渗氮有多种方法，常用的是气体渗氮和离子渗氮。 气体渗氮一般以提高金属的耐磨性为主要目的，因此需要获得高的表面硬度。它适用于38CrMoAl等渗氮钢。渗氮后工件表面硬度可达HV850～1200。渗氮温度低，工件畸变小，可用于精度要求高、又有耐磨要求的零件，如镗床镗杆和主轴、磨床主轴、气缸套筒等。但由于渗氮层较薄，不适于承受重载的耐磨零件。 气体参氮可采用一般渗氮法（即等温渗氮）或多段（二段、三段）渗氮法。前者是在整个渗氮过程中渗氮温度和氨气分解率保持不变。温度一般在480～520℃之间,氨气分解率为15～30%,保温时间近80小时。这种工艺适用于渗层浅、畸变要求严、硬度要求高的零件，但处理时间过长。多段渗氮是在整个渗氮过程中按不同阶段分别采用不同