软氮化原理浅析.

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。

1绪论1.1 课题背景及目的近年来，随着我国汽车工业的蓬勃发展，内燃机机型和产量不断增加，随着汽车发动机高功率化所产生的排气温度上升，排气净化率标准提高以及汽车轻量化的需求，对材料耐蚀性耐磨性、抗氧化性、高温性能和热强性等提出了苛刻的要求。

汽车排气阀是发动机上重要的工作部件及易损件，其工作条件异常恶劣，要在高温、高压、腐蚀性燃气中经受频繁往复的高速运动和摩擦，冲击负荷大，因此要求有较高的高温性能、耐磨性能、耐腐蚀性能等，其工作的好坏直接影响到发动机的工作性能，故制备排气阀的材料要求也极为苛刻。

自从发动机问世以来，气阀钢的材料已经历了碳钢和低合金钢，硅铬型不锈钢，奥氏体型耐热钢等多个发展阶段。

目前，国内外使用最多的是奥氏体型耐热钢，而这种耐热钢系列中，常见的有：4Cr10Si2Mo，4Cr9Si2，5Cr21Mn9Ni2N（21–2N），5Cr21Mn9Ni4N（21–4N）等钢种。

其中21–4N钢是上世纪50年代为节镍开发的阀门用奥氏体时效钢，目前国内外用于制造汽车、摩托车发动机排气阀应用最广的钢号，它是以奥氏体为基体，以碳、氮化合物作为沉淀硬化相对散分布以获得足够的高温强度、韧性、较高的硬度、耐磨性以及在冷热交变条件下组织的稳定性和较好的抗氧化、耐腐蚀性能，在工作温度700℃下具有良好的力学性能和高温性能。

由于21–4N钢碳氮锰含量较高，其变形抗力较1Cr18Ni9Ti 高30％，室温下强度高、塑性低、脆性大，且加工硬化效应明显，热变形温度范围窄，变形抗力大，生产过程中如锻造、热轧、冷拔时易出现裂纹，导致产品成品率较低，国内一些专业化生产企业该钢种的成品率仅70％–80％，这也是当前该材料亟待解决的重要问题。

1.2 论文的总体思路及主要研究内容21–4N奥氏体热钢具有很好的耐蚀性能，它主要用来制造发动机的排气阀。

发动机的排气阀不但要求具有良好的耐蚀性能和耐热性能，而且需要良好的耐磨性能。

但21–4N奥氏体耐热钢的硬度较低、耐磨性能较差。

软氮化处理综述一、简介软氮化就使碳氮共渗，这并不是单一的渗碳或者氮化，而是采用一种综合的处理方式一次完成渗碳和氮化。

软淡化的温度比渗碳低，但比氮化高，一般在860度左右。

而且不同于渗碳后需要重新加热淬火，而是保温后直接淬火，节约了一道加热工序。

硬化层深度相当于渗碳，高于氮化。

具有二者的优点，比单一处理要好。

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。

软氮化渗层0.4-0.5mm,氮化一半0.5mm左右软氮化即氮碳共渗，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二、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。

三、渗氮（软氮化）的常见缺陷：1.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。

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。

软氮化工艺在我国工业中的应用及发展前景奚道鑫济南钢铁集团有限公司250101摘要：阐述软氮化的工艺原理，分析它赋予被处理零件的高的耐蚀性、耐磨性、抗疲劳性、抗咬合、抗擦伤性等的机理，并对目前软氮化工艺作一个细致的划分和归纳，对其在我国各个领域的应用作进一步的研究和展望。

关键词：软氮化、耐蚀性、耐磨性、硬度、表面粗糙度Tufftride craft in our country industry applicationand prospects for developmentXi DaoxinJigang Group Co.,Ltd. 250101Abstract: Soft nitride process principle of its parts to be dealt with high corrosion resistance, abrasion resistance, anti-fatigue, anti-bite, scratch resistance, and so the mechanism and process for the current soft nitride the delineation of a detailed and summarized, in their various fields of application in China for further studies and forecasts.Key words: soft nitride, corrosion resistance, wear resistance, hardness, surface roughness软氮化工艺起源于西德，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，其处理结果与一般气体氮相比，渗层硬度低，脆性较小，故称为软氮化。

由于它能明显缩短氮化的周期，并使氮化工艺不受钢种的限制，并且经过软氮化工艺获得的渗层组织硬度较高，且耐磨性和抗疲劳性、抗咬合性都较好。

软氮化的‘白亮层’作者：hezj钢的氮碳共渗（软氮化）中，获得厚度不到一根头发粗、薄薄如纸的白亮层，隐藏着许多的秘密。

一方面在工程上获得广泛应用，也留下许多谜团。

下面仅就这个问题说说个人的一些看法。

一，白亮层的优缺点及其应用１，渗氮和铁素体氮碳共渗时，对碳素钢而言，钢表面有一层化合物层，相结构为γ，、ε、ε＋γ，三种基本形式；奥氏体氮碳共渗快冷时，临近化合物层下面还有一层含氮碳奥氏体的淬火层，相结构为M+A。

这种两种属性不同表面层，在弱酸性溶液中短时间浸蚀时抗蚀能力优于普通钢的基体组织，金相组织检查时，基体组织腐蚀出来后，仍然保持着为白色或灰白色，故称为‘白亮层’。

２，化合物白亮层，具有较高的硬度和良好的热硬性、较好的抗大气和淡水腐蚀性能和较低的摩擦系数。

含氮碳奥氏体淬火层具有中等硬度（可时效硬化）、耐磨性和耐蚀性（淬火态）都优于化合物层，其塑性也较高。

两种白亮层都有同样的问题，其内部的相结构不同，性能上而有所差别。

３，白亮层也有不足之处，单簿、脆性较大、怕酸、抗蚀性有限。

在应用上，选择有所侧重，通常按三个方面，即高耐磨性与抗疲劳性；较高抗蚀性与耐磨性；良好的滑动摩擦与减摩性。

同时要与钢牌号的选择相结合，优化组合达到工程上的不同要求。

所以，不要以为白亮层的优点是万能的，通用的，不讲条件的。

学以致用，掌握此门技术只是第一步，用好则是一种艺术。

４，化合物白亮层在通常渗氮的合金钢工件上，是否有利，要看使用条件。

对于局部承载力很大的零件，白亮层是有害的东西。

由于容易压碎而剥落，碎片将加速零件表面的磨损、划伤，使零件过早失效，还有可能散落到其他组件上造成事故。

尤其是高可靠性的精密机械，对化合物白亮层的厚度有严格的限制，甚至要求完全没有白亮层。

这时，扩散层（内氮化层）才是设计所需要的。

近代兴起的可控氮化技术，就是针对这个问题发展起来的。

可控氮化技术可以做到3～5μm以下（单相γ，），乃至无化合物层。

这是渗氮技术上的重大突破。

汽车曲轴的软氮化技术为提高曲轴的疲劳强度，许多曲轴生产厂采用了气体软氮化技术（气体软氮化是一种由液体软氮化发展起来的、化学热处理工艺,其实质是以渗氮为主的低温碳氮共渗。

它的特点是处理温度低、时间短,工件变形小,质量稳定,不受钢种限制,能显著提高零件的耐磨性、疲劳强度、抗咬合、抗擦伤等性能,同时还能解决液体软氮化中的毒性问题,避免了公害,因而劳动条件好。

此外,设备和操作都简单,容易推广。

其基本原理是气体软氮化的原理是在530°～580℃的气氛中产生2CO →[C]+CO_2(渗碳)及2NH3→2[N]+3H_2(氮化)反应,使钢铁表面形成氮化物或碳氮化物。

），其中采用这项技术以山东曲轴总厂、潍坊柴油机厂、重汽集团复强动力公司等为典型代表。

仅山东曲轴总厂，就拥有连续软氮化生产设备及5-2型气体软氮化设备近10多台。

而重汽集团复强动力公司设备能力达到技术国内最先进、功率最大、装炉量最多，同时比同行业设备更具有节能环保效应。

目前，国内生产曲轴所采用的典型材料为45钢和42CrMoTi。

曲轴气体软氮化与处理其他软氮化零件相类似，其氮化工艺过程一般要经过前清洗、升温、保温、冷却、后清洗等5个阶段，包括出装炉。

不同的厂家在气体软氮化工艺上略有不同。

1.前清洗工艺待处理零件装炉前应通过清洗使零件表面清洁无油，目前采用的主要清洗方法主要有下列方式：高温蒸汽加清洗剂洗涤然后加高温蒸汽漂洗涤、自动清洗机清洗、汽油擦洗。

清洗的好坏将直接影响曲轴的处理质量和延长处理周期。

如果曲轴表面脏，处理后的曲轴表面附着很多碳黑，既影响产品外观又影响产品质量。

经改进清洗工艺后，处理质量大大提高。

据实际经验来看，表面清洁易形成连续的厚度较为均匀的化合物层，反之则不易形成连续和厚度均匀的化合物层。

而在气体软氮化时化合物层对硬度、耐磨及抗疲劳性能有较大贡献。

本文的第三种方式是在生产条件不具备时的变通方法，仅适用于小规模清洗。

2.预氧化工艺为保证零件性能的综合要求，在气体软氮化之前一般还需要进行预先热处理，气体软氮化的预热温度一般取400～490℃，保温1h左右，去除工件表面油污、油脂，并在表面形成一层氧化物，使（合金）氮化物缓慢形成，使深层更加均匀。

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。

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、螺桿、连桿、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。

因此选用材料时，宜注意材料之特徵，充分利用其优点，俾符合零件之功能。

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

二、氮化处理技术：调质后的零件，在渗氮处理前须澈底清洗乾净，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。

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.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。

盐浴软氮化处理一、引言盐浴软氮化处理是一种常用的表面处理技术，可以通过在高温下将金属材料浸泡于含有氮化物的盐浴中，使其表面形成一层硬度较高、耐磨性能优良的氮化层。

该技术广泛应用于汽车制造、机械制造、航空航天等领域，具有重要的工程价值。

二、盐浴软氮化处理原理盐浴软氮化处理是利用金属材料与含有氮化物的盐浴中形成反应，使其表面形成一层硬度较高、耐磨性能优良的氮化层。

该过程主要分为以下几个步骤：1. 清洗：将待处理金属材料进行清洗，去除表面油污和杂质。

2. 预热：将清洗后的金属材料进行预热，使其达到适宜的温度范围。

3. 浸泡：将预热后的金属材料放入含有氮化物的盐浴中进行浸泡，使其表面与盐浴中的氮化物发生反应。

4. 冷却：将经过浸泡处理的金属材料取出，进行冷却处理，使其表面形成一层硬度较高、耐磨性能优良的氮化层。

三、盐浴软氮化处理工艺参数盐浴软氮化处理的工艺参数主要包括温度、时间和盐浴配方等。

1. 温度：盐浴软氮化处理温度通常在500℃-600℃之间，不同金属材料需要不同的温度范围。

2. 时间：盐浴软氮化处理时间通常在1-4小时之间，也需要根据不同金属材料和处理要求进行调整。

3. 盐浴配方：盐浴配方中含有一定比例的氨基氰酸盐、硫酸铵、碳酸钠等物质，可以根据不同金属材料和处理要求进行调整。

四、盐浴软氮化处理应用领域盐浴软氮化处理广泛应用于汽车制造、机械制造、航空航天等领域。

在汽车制造领域中，该技术可以应用于发动机零部件、变速器零部件等高强度零部件的表面硬化；在机械制造领域中，该技术可以应用于各种机械零部件的表面硬化；在航空航天领域中，该技术可以应用于飞机发动机叶片、涡轮盘等高温高压零部件的表面硬化。

五、盐浴软氮化处理的优缺点盐浴软氮化处理具有以下优点：1. 处理后金属材料表面硬度较高，耐磨性能优良。

2. 处理后金属材料表面形成一层致密的氮化层，具有良好的抗腐蚀性能。

3. 处理过程简单、工艺成熟、效果稳定。

4. 可以针对不同金属材料和处理要求进行调整。

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。

离子软氮化气氛比例-回复离子软氮化是一种在特定气氛比例下进行的表面处理技术。

它利用离子束轰击将氮原子注入材料表面，从而形成一层具有高硬度和抗磨损性能的氮化层。

离子软氮化是一种非常重要的功能化表面处理方法，广泛应用于航空航天、汽车制造、模具加工、切削工具等领域。

在离子软氮化过程中，气氛比例非常重要。

正确的气氛比例将直接影响到氮化层的质量和性能。

下面一步一步回答关于离子软氮化气氛比例的问题。

第一步：理解离子软氮化的原理离子软氮化是通过使用离子束轰击材料表面，将氮原子注入到材料表面上，形成一层具有氮化物的硬膜层。

离子束轰击过程中，氮原子与材料原子结合，形成了一种类似于钻石的晶体结构，提高了材料的硬度和耐磨性。

第二步：了解离子软氮化过程中的气氛比例在离子软氮化过程中，气氛比例是指用于制备氮化层的气体成分比例。

通常，离子软氮化气氛比例由氮气和某种惰性气体（如氩气）组成。

其中，氮气是主要的源气体，提供用于氮化的氮原子。

而惰性气体则用来调节气氛的压力和保护表面。

第三步：确定适当的离子软氮化气氛比例在确定适当的离子软氮化气氛比例时，需要考虑以下因素：1. 氮化层的要求：不同应用领域对氮化层的要求不同。

对于一些需要高硬度和高抗磨损性能的应用，需要使用较高的氮气含量。

而对于一些需要提高材料表面耐腐蚀性能的应用，则需要适当降低氮气含量。

2. 材料的特性：不同材料对氮化的反应性也是不同的。

例如，钢材对氮化的反应性较高，需要较低的氮气含量；而铸铁等材料则需要较高的氮气含量。

3. 设备的性能：离子软氮化设备的性能也会影响最终的气氛比例选择。

设备的离子束能量和束流密度对于氮化层的形成有着直接的影响。

根据设备的能量范围，可以进一步确定合适的气氛比例。

第四步：进行离子软氮化实验确定适当的气氛比例后，可以进行离子软氮化实验。

通过调节氮气和惰性气体的流量，控制气氛比例。

实验过程中，可以通过测量氮化层的硬度、厚度和表面形貌等参数来评估处理效果。