渗氮及氮化处理

一、氮化的介绍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。

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。

氮化处理：又名扩散渗氮或渗氮氮化处理是指一种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。

经氮化处理的制品具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温的特性Ps：是一种表面热处理工艺，表面渗人氮元素，有一层很薄的化合物层（白亮层）。

既耐磨，又有一定的耐蚀性。

一般情况下氮化处理是最后一道工序但要求精度高的也可以加一道精磨或超精磨工序，一般为研磨，不再进行别的切削加工。

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。

优点：优异的耐磨性、耐疲劳性，耐蚀性及耐高温的特性，表面改性显著，且处理前后尺寸变化小，能保持制件的精度。

以提高耐磨性、抗疲劳性能为目的的渗氮通常在500～570℃进行；以提高耐蚀性为目的的渗氮温度也不高于650℃。

实际应用：钻头、螺丝攻、挤压模、压铸模、鍜压机用鍜造模、螺桿、连桿、曲轴、吸气及排气活门及齿轮凸轮等均有使用。

（大概耐到什么程度）缺点：氮化的零件其氮化层一般比较浅（浅浅的一层），为0.04mm左右，再深就比较困难<太脆>，故一般氮化零件不能承受重载荷。

适用材料：主要用于合金钢类，铸铁，碳钢，合金钢，不锈钢，钛合金。

关于硬氮化和软氮化：硬氮化：又名渗氮，也称常规氮化，渗入钢表面的是单一“氮”元素。

模具渗氮处理2011-07-04 16:34渗氮常称为氮化，就是将工件放在含氮介质中，加热到较低温度（480～600℃），使氮渗入其表面，形成以氮化物为主的渗层。

有些钢种的氮化层硬度高达1000～1200HV，渗后不必进行提高硬度的淬火处理。

氮化层的高硬度是因高硬度氮化物弥散分布在基体中所造成的，随渗氮温度温度升高，氮化物片厚度增加，与母相的共格关系开始破坏，硬度降低。

氮化层的耐磨性远高于渗碳层，渗氮工件的变形小，处理后不再进行加工就可以使用，高精度的工件也只需要精磨、研磨或抛光。

在渗氮层中形成大的残余压应力，有利于提高零件的疲劳强度。

渗氮温度一般稍代于淬火钢的回火温度范围。

调质状态的结构钢渗氮时，工件心部保持了状态的回火索氏体组织，在得到高硬度表面的同时具有良好的综合力学性能。

氮化层具一定热硬性，在500℃以下能长时期保持高硬度。

在600℃短时间加热，硬度也不降低，而当温度超过600～625℃时，由于高弥散分布的氮化物的聚集，而使氮化层硬度下降。

为了工件心部具有必要的力学性能，渗氮前一般要进行调质处理，获得回火索氏体组织。

渗氮往往是最后一道工序，因而氮化前要求加工到足够的精度，为了消除加工应力和减少渗氮过程的变形，一般在机械加工后要进行1、2次除应力回火。

根据渗氮的目的，可分强化渗氮（硬渗氮）和抗蚀渗氮，对要求表面硬度高、耐磨性好、热处理变形小的高精度工件，多采用强化渗氮，如精密机床的主轴、镗床的镗杆、发动机缸套、液压泵的分配轴等。

为了提高碳钢、合金钢、塑料模具钢及电工钢工件的抗蚀能力，则对其进行抗蚀渗氮。

抗蚀渗氮适用于对抗蚀性要求不太高的小零件，如仪表、打字机、缝纫机的零件。

抗蚀渗氮是在工件表面获得0.015～0.06mm厚的致密的、化学稳定性好的ε相渗氮层。

对潮湿空气、过热空气、海水、气体燃烧产生的气体具有一定耐蚀能力。

抗蚀渗氮温度比强化渗氮的温度高（550～650℃），渗氮后可以快冷。

渗氮用钢中常加入铬、钼、钨、钒、钛、铝等形成稳定氮化物的元素。

氮化处理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。

[编辑本段]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。

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。

至于工具钢如H11（SKD61）D2（SKD – 11），即有高表面硬度及高心部强度。

[编辑本段]二、氮化处理技术：调质后的零件，在渗氮处理前须彻底清洗干净，兹将包括清洗的渗氮工作程序分述如下：（1）渗氮前的零件表面清洗大部分零件，可以使用气体去油法去油后立刻渗氮。

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。

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#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。

一．氮气处理氮化处理又称为扩散渗氮。

气体渗氮在1923年左右，由德年左右，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、耐疲的耐磨性、耐疲劳性、耐性、耐蚀性及耐高温，其应用范围逐渐扩大。

例如大。

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

等均有使用。

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，度中，与初生态的氮原子接触时，就生成安定的，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。

其他合金生的脆性。

其他合金钢中的元素，如中的元素，如镍、铜、硅、硅、锰等，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，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，如果有足而言，如果有足够的含量，亦可得到很好的效果。

但的含量，亦可得到很好的效果。

但没有含合金的碳钢，因其生，因其生成的渗氮层很脆，容易很脆，容易剥落，不落，不适合作为渗氮钢。

一般常用的渗氮钢有六种如下：如下：（1）含）含铝元素的低合金钢（标准渗氮钢）（2）含）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（含约5％之％之铬） SAE H11 （SKD –61）H12，H13（4）肥粒）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）析出硬化型不锈钢 17 - 4PH，17 –7PH，A – 286等含铝的标准渗氮钢，在，在氮化后虽可得到很高的硬度及高耐磨的表层，但其硬化，但其硬化层亦很脆。

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

软氮化和氮化处理有什么区别软氮化和氮化处理有什么区别软氮化即氮碳共渗，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。

在看一下楼上tjcm01的发言～～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（2-4 h），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。

软氮化渗层0.4-0.5mm,氮化一半0.5mm左右江苏省热处理工艺协作价格:氮化氮化深度≤0.15mm 11.00元/kg≤0.35mm 14.00元/kg气体氮化,氮化深度≤0.35mm为14.00元/kg＞0.35mm 16.00/kg≤0.15mm 10.00/kg离子氮化氮化深度≤0.35mm 13.00/kg＞0.35mm 15.00/kg气体氮碳共渗(软氮化) 8.30/kg软氮化即氮碳共渗，氮化是只渗氮.由于软氮化后另件表面的白亮层比氮化后白亮层脆性小,另件的韧性好故称之为"软氮化",软氮化处理后的另件表面硬度有时不比氮化低.对于不同材料软氮化处理后表面硬度在HV500-1200之间.最高硬度接近70HRC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。

氮化处理是指一种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。

经氮化处理的制品具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温的特性。

本文源自宁波奇威金属科技材料运用研究所，刘先生 131 23 822 600氮化引；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。

渗氮处理工艺作用原理
渗氮处理是一种应用广泛的工艺，主要用于提高金属或合金的表面硬度、耐磨性和抗腐蚀性能。

渗氮处理工艺的作用原理主要包括以下几个方面：
1. 渗氮机理
渗氮是指将氮原子渗透到金属或合金的表面层中，形成氮化物层，从而改善材料的性能。

渗氮主要通过固体、气体和液体三种方式进行。

一般采用固体氮源如氮化钠、氮化硼等，通过高温高压条件下将氮原子扩散到金属基体中形成氮化物层。

2. 晶体结构改变
在渗氮处理过程中，金属基体的结构会发生显著改变。

氮原子通过扩散作用，会与金属基体原子结合形成新的晶体结构，导致表面层的晶粒细化，晶粒的形态和取向也会发生变化，从而提高了材料的硬度和强度。

3. 形成氮化物层
渗氮处理后，金属或合金表面会形成一层致密的氮化物层，这一层氮化物具有较高的硬度和耐腐蚀性，能够有效提高材料的使用寿命。

氮化物通常包括ε-Fe2-3N、γ’-Fe4N 等，这些氮化物的硬度远高于金属基体，起到了增强材料性能的作用。

4. 表面改性
在渗氮处理过程中，金属或合金的表面会发生化学成分的改变，从而使表面具有更好的抗磨损和抗腐蚀性能。

通过渗氮处理，可以有效延长材料的使用寿命，降低维护成本，提高设备的稳定性和可靠性。

总的来说，渗氮处理工艺的作用原理是通过氮原子的扩散作用，形成致密的氮化物层，改变金属或合金的晶体结构，提高材料的硬度、耐磨性和抗腐蚀性能。

这种表面改性技术在工程领域有着广泛的应用前景，可以为各行各业提供更加优质的材料和设备。

1。

热处理工艺中的渗氮处理及其应用热处理工艺是一种通过改变材料的结构和组织来改善材料性能的工艺。

在热处理中，渗氮处理是其中一种重要的处理方法。

渗氮处理可以在材料表面形成氮化物层，以提高材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能。

本文将介绍渗氮处理的工艺原理、方法及其在各个领域的应用。

一、渗氮处理的工艺原理渗氮处理是通过将材料置于富含氮气的环境中，在高温高压条件下，使氮原子浸入材料表面，与基体材料发生化学反应，形成氮化物层。

这种氮化物层可以显著改善材料的表面性能，从而提高材料的使用寿命和性能稳定性。

二、渗氮处理的方法1. 氨气渗氮法氨气渗氮法是目前应用最广泛的渗氮处理方法之一。

该方法通过将材料放置在密封的渗氮箱中，然后通过加热使氨气分解，释放出活性氮原子。

活性氮原子会在高温下浸入材料表面，并与材料中的金属元素发生反应，形成氮化物层。

2. 离子渗氮法离子渗氮法是一种高速且精密的渗氮处理方法。

该方法利用离子轰击的方式将活性氮原子注入到材料表面，形成硬度更高的氮化物层。

离子渗氮法可以实现快速渗氮，且可以对材料进行定点处理，适用于各种材料的渗氮处理。

三、渗氮处理的应用1. 机械制造领域渗氮处理在机械制造领域中有广泛的应用。

例如，汽车发动机的气门、曲轴和齿轮等零件常常通过渗氮处理来提高其耐磨性和抗疲劳性能。

渗氮处理还可以应用于模具制造中，提高模具的硬度和使用寿命。

2. 刀具制造领域刀具在加工过程中承受较大的切削力和摩擦力，因此渗氮处理是刀具制造领域常用的表面处理方法之一。

通过渗氮处理，刀具的表面硬度得到提高，耐磨性和切削性能大幅度改善，延长了刀具的使用寿命。

3. 轴承制造领域渗氮处理对轴承的制造与使用也具有重要意义。

轴承通过渗氮处理可以提高其耐磨性和抗疲劳性能，减少摩擦损失，提高轴承的使用寿命。

渗氮处理还可以改善轴承的耐腐蚀性能，增加轴承在恶劣环境下的可靠性。

四、结论渗氮处理是热处理工艺中一种有效的表面处理方法。

通过渗氮处理，材料的表面性能得到显著改善，提高了材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能。

目前常用的塑胶模具表面处理方法有氮化、电镀、晒纹及喷砂。

其中氮化与电镀就是一种提高模具寿命的方法,而晒纹与喷砂则就是一种模具表面的装饰方法。

一、氮化氮化分为渗氮与氮碳共渗。

此种工艺的最大优点就是热处理温度低(一般就是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。

我们目前比较常用的就是气体渗氮,就是将氨气(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,渗氮后的表面硬度为HV850—1200之间(HRC65-72),且表面颜色泛亮。

2.氮碳共渗:即就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,表面硬度为HV1000(RC68以上)表面颜色呈深灰色。

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)含铬量比较高的金属(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(1)工件氮化后表面会出现一些“肿胀”现象,这就是在工件表面上形成一层很薄(0、02—0、03mm)的白亮层,且比较软,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就是最硬的。

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。

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。

目录原理应用气体渗氮离子渗氮氮碳共渗辉光离子氮化渗氮前的处理渗氮前的生产准备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。

低温渗氮工艺
低温渗氮是一种常用的金属表面处理工艺，它可以显著改善材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能。

该工艺主要适用于钢材和铸铁等金属材料，通过在低温条件下将氮气与金属表面进行反应，使氮原子渗透到材料表面形成氮化物层。

这个层具有极高的硬度和耐磨性，能够有效地提高金属材料的使用寿命与性能。

低温渗氮工艺分为硬化渗氮和氮化渗氮两种方式。

硬化渗氮主要适用于低碳钢和合金钢材料，它通过将材料加热至渗氮温度以下，然后用氨气反应使氮原子渗入材料表面，形成氮化物层。

而氮化渗氮工艺则适用于高碳钢和铸铁等材料，其渗氮温度一般较低，可以防止材料退火和热变形的发生。

低温渗氮工艺具有以下优点：
1. 渗氮温度较低，不会引起较大的热变形和退火现象，可以保持材料的原有尺寸和形状。

2. 渗氮层硬度高、耐磨性好，能够有效提高材料的机械性能和使用寿命。

3. 渗氮层的耐腐蚀性能优越，能够在一定程度上提高材料的抗腐蚀性。

4. 渗氮工艺简单，操作方便，能够适应不同材料和工件的处理需求。

需要注意的是，在进行低温渗氮工艺时，必须注意控制温度和气氛的稳定性，避免过渡渗氮或渗氮不足的情况发生。

同时，还需注意保护工艺中的耐火材料和设备，以确保渗氮工艺的顺利进行。

总之，低温渗氮工艺是一种重要的金属表面处理方式，通过渗氮可以有效改善材料的性能，延长其使用寿命。

在实际应用中，应根据具体材料的要求选择合适的渗氮方式和条件，以获得最佳的处理效果。