资料│你必须知道的氮化处理的五大优点

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。

氮化处理工艺氮化处理（Nitriding）是钢件对热处理外表面保护和强度改进的一种杀伤性表面处理，它是通过向钢件外表面通过气体渗入氮化物，来改变外表面层的组织结构，提升钢的硬度、耐久性和耐腐蚀性来实现的。

一、氮化处理原理氮化处理是一种表面强化处理技术，利用热处理温度下可结合钢表面进行化学反应生成金属氮化物混合物而实现，氮化物层具有很高的抗摩擦性、耐磨损性，很好的热韧性和抗腐蚀能力，这种处理可以满足磨损和耐腐蚀性需求，从而提高材料的性能与使用寿命。

二、氮化处理的类型1. 蒸汽氮化：也叫做温化氮化，是将空气中的氮分子通过蒸汽的形式放入钢材材料，适用于碱金属基体的氮化处理，能够制得一层较厚、硬度高、耐磨损性强、表面因含有少量氧化物而深灰色的氮化层；2. 气体氮化：主要利用蒸气冷凝或被氧化型非金属基体金属与空气中的氮化物进行反应，使金属表面形成一层深灰色、光滑、耐腐蚀的氮化层；3. 等离子氮化：它是利用等离子体技术，在低温条件下，以一种比压控制的低温的等离子体处理，使钢的表面形成一层由高分子组成的氮化膜；4.溅射氮化：溅射氮化是利用金属氮化物的表面溅射技术，将氮化物的单体的离子溅到钢的表面，使钢的表面形成氮化膜。

三、氮化处理的优缺点优点：1. 氮化处理可大大改善表面硬度，使其具有更好的耐磨性，延长使用寿命；2. 氮化处理可防止表面腐蚀，提高耐腐蚀性，使其具有更好的热韧性；3. 氮化处理可提高表面的抗冲击力，使其对冲击有更佳的表现；4. 氮化处理可改善表面质量，从而改善产品的外观，使其具有增加市场竞争力。

缺点：1. 氮化处理产生的氮化层膜残留不容易去除，容易在表面形成洼槽；2. 氮化处理时有些钢材表面温度过高，容易引起表面碳化、氢化；3. 氮化处理依赖设备质量，操作环境，控制体系等，不稳定；4. 氮化处理成本较高，工艺复杂度高。

四、氮化处理的注意事项1. 氮化处理的钢材材质需符合实际需求；2. 氮化处理室环境要求干净，过度脏污有可能导致产品质量不稳定；3. 氮化处理温度要控制在可接受的范围，保温时间也要适当，以免影响外观品质；4. 氮化处理后的表面要加以小心的处理，以保证表面硬度。

氮化处理的作用一、氮化处理的概念和原理1.1 氮化处理的定义氮化处理，又称为氮化物处理，是指通过在材料表面加入氮元素，形成氮化物层并改善材料性能的一种表面处理方法。

1.2 氮化处理的原理通过将材料置于含氮化合物的气氛中，在高温下进行热处理，使氮离子与材料表面元素发生化学反应，形成氮化物层。

这种氮化物层具有优异的硬度、耐磨性和高温性能，能够有效改善材料的表面性能。

二、氮化处理的应用领域2.1 金属材料的氮化处理2.1.1 钢铁材料的氮化处理氮化处理可显著提高钢铁材料的硬度和耐磨性，使其适用于高切削速度和高负荷条件下的工具和零件制造。

2.1.2 铝合金的氮化处理氮化处理可在铝合金表面形成坚硬的氮化物层，显著提高其硬度和耐磨性，同时保持铝合金的轻质和高强度特性，广泛应用于航空航天和汽车工业。

2.2 陶瓷材料的氮化处理2.2.1 碳化硅陶瓷的氮化处理氮化处理可改善碳化硅陶瓷的高温性能和耐磨性，使其在航空航天、能源和化学工业等领域得到广泛应用。

2.2.2 氧化铝陶瓷的氮化处理氮化处理可增强氧化铝陶瓷的硬度和强度，提高其抗压强度和磨损性能，适用于高负荷和高温环境下的工程应用。

2.3 半导体材料的氮化处理2.3.1 硅的氮化处理氮化硅是一种重要的半导体材料，氮化处理可提高硅晶体的机械硬度和电性能，广泛用于微电子和光电器件的制造。

2.3.2 氮化镓的氮化处理氮化处理可形成氮化镓薄膜，提高其应变和禁带宽度，使其在射频和光电器件中具有更好的性能。

三、氮化处理的优点和局限性3.1 优点•提高材料的硬度和耐磨性；•增强材料的高温性能和抗氧化性能；•改善材料的电性能和光学性能；•增加材料的化学稳定性和生物相容性。

3.2 局限性•氮化处理过程复杂，对设备要求较高；•氮化层的厚度和成分控制较为困难；•高温处理可能引起材料变形或开裂；•氮化处理对于非金属材料应用较为有限。

四、氮化处理的工艺方法和设备4.1 工艺方法•氨气氮化法：将材料置于氨气气氛中，在高温下与氮化反应产生氮化物层。

等离子氮化处理等离子氮化处理是一种表面处理技术，通过在高温高压等离子体环境中将氮气与金属表面反应，形成硬度高、抗磨损、耐腐蚀的氮化层。

这种技术广泛应用于航空航天、汽车制造、机械制造等领域。

等离子氮化处理的优点：1.硬度高：经过等离子氮化处理后的材料表面硬度可以达到HV2000以上，比普通钢材提高了几倍甚至十倍以上，大大提高了材料的耐磨损性能。

2.耐腐蚀：通过等离子氮化处理后的材料表面形成了一层致密的硬质氮化物层，可以有效地防止金属表面被侵蚀。

3.增强附着力：经过等离子氮化处理后的材料表面形成了一层致密的硬质氮化物层，可以有效地增强涂层和基材之间的附着力。

4.提高疲劳寿命：经过等离子氮化处理后的材料表面硬度和抗磨损性能都得到了提高，可以有效地提高材料的疲劳寿命。

等离子氮化处理的过程：1.准备工作：首先需要将待处理的金属表面清洗干净，去除表面的油污和氧化物。

2.装载样品：将清洗干净的样品放入等离子氮化处理设备中。

3.抽真空：在设备中抽取空气，使设备内部形成真空环境。

4.加热预处理：在真空环境下，加热待处理样品至一定温度，通常为800℃以上。

5.注入氮气：当样品达到一定温度时，向设备中注入氮气，并保持一定压力和流量。

6.等离子体反应：通过高温高压等离子体环境下，氮气与金属表面发生反应，形成硬质氮化物层。

7.冷却退火：经过等离子体反应后的样品需要进行冷却退火处理，以消除残余应力和提高材料性能。

8.取出样品：待样品冷却至室温后，取出样品进行检测和使用。

需要注意的是，在等离子氮化处理过程中需要严格控制温度、压力和氮气流量等参数，以保证处理效果和样品质量。

总之，等离子氮化处理是一种高效、环保、节能的表面处理技术，可以大大提高材料的硬度、耐磨损性能、耐腐蚀性能和附着力等。

它在航空航天、汽车制造、机械制造等领域有着广泛的应用前景。

氮化处理的优缺点
氮化处理是一种表面处理方法，通过在材料表面形成氮化物层，从而改善材料的硬度、耐磨性、耐腐蚀性等特性。

它的优点主要包括：
1. 提高硬度：氮化处理能显著提高材料的硬度，使其具有较好的耐磨性和耐腐蚀性，从而延长材料的使用寿命。

2. 提高表面质量：氮化处理能改善材料的表面光洁度和平滑度，减小表面粗糙度，从而提高材料的表面质量。

3. 增加材料的强度：氮化处理可以增加材料的抗拉强度、抗压强度和抗弯强度，提高材料的机械性能。

4. 节约材料成本：相比于其他提高材料性能的方法，氮化处理可以在较低的温度和压力条件下进行，不需复杂的设备和工艺，节约了材料成本。

然而，氮化处理也存在一些缺点：
1. 局限性：氮化层只存在于材料表面，对于大尺寸或复杂形状的零部件来说，处理效果会受到限制。

而且，氮化层也不适用于所有材料，对于某些材料而言，氮化处理可能不适用或效果不佳。

2. 表面脆性：虽然氮化处理能提高材料的硬度和强度，但同时也会增加材料的脆性。

这就需要在设计和使用过程中特别注意，
避免材料的断裂和损坏。

3. 加工复杂性：氮化处理需要进行预处理和后续处理，涉及到高温高压的条件，加工工艺相对复杂。

这可能会带来额外的时间和成本。

综上所述，氮化处理具有提高硬度、改善表面质量和增加强度等优点，但同时也存在局限性、表面脆性和加工复杂性等缺点。

因此，在实际应用时需要综合考虑材料性能需求和处理成本，选择合适的表面处理方式。

氮化处理的作用
氮化处理是一种表面处理技术，它可以在金属表面形成一层氮化物膜，从而提高金属的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和抗疲劳性能等。

该技术被
广泛应用于机械制造、汽车工业、航空航天等领域。

具体来说，氮化处理的作用主要有以下几个方面：
1. 提高硬度：通过氮化处理，可在金属表面形成一层硬度极高的氮化
物膜，从而提高金属的硬度。

例如，在不锈钢上进行氮化处理后，其
硬度可以提高2-3倍。

2. 提高耐磨性：由于氮化物膜具有很好的抗磨损特性，因此经过氮化
处理的金属具有更好的耐磨性能。

这对于机械制造行业尤为重要，在
重载或高速运转环境下使用的零部件如轴承、齿轮等都需要具备良好
的耐磨性能。

3. 提高耐腐蚀性：经过氮化处理后，金属表面形成了一层致密、均匀
且不易被腐蚀的氮化物膜，从而提高了金属的耐腐蚀性能。

这对于汽
车工业和航空航天行业尤为重要，因为这些领域中的零部件需要在恶
劣环境下工作，如高温、高压、酸碱等。

4. 提高抗疲劳性能：由于氮化物膜具有良好的硬度和耐磨性，因此经过氮化处理后的金属材料具有更好的抗疲劳性能。

这对于机械制造行业尤为重要，在高频震动或往复运动下使用的零部件如弹簧、摆杆等都需要具备良好的抗疲劳性能。

总之，氮化处理是一种非常重要的表面处理技术，它可以大大提高金属材料的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和抗疲劳性能等多方面特性。

随着科技不断进步和应用领域不断扩大，氮化处理技术将会得到更广泛的应用和发展。

铸件氮化处理铸件氮化处理是一种通过高温处理和注入氮气的技术，使铸件表面形成一层氮化物层的过程。

它具有增强铸件表面硬度和耐磨性、提高铸件使用寿命、增加铸件耐腐蚀性、提高铸件表面抗疲劳能力等优点。

本文将从氮化处理的原理、工艺流程、优点、应用以及问题解决等方面进行详细探讨。

一、工艺原理在铸件氮化处理前，常常需要进行除油、去锈、喷砂等表面清洁处理。

接下来，将铸件放入密闭式炉中，在高温环境下注入氮气，使氮气渗透进入铸件表面组织中。

在一定的温度和压力下，氮气和铁元素结合，形成Fe-N化合物层，这种氮化物层硬度高、耐磨性强，可以有效提高铸件的使用寿命和耐腐蚀性。

二、工艺流程1、表面清理：清理铸件表面，去除灰尘、油污及其他杂物。

2、预热处理：将铸件放入高温炉中，进行预热处理，当温度达到设定温度后，铸件开始进行注氮处理。

3、氮化处理：注入氮气，让氮气渗透到铸件表面中，形成氮化物层，同时控制好温度和时间，确保铸件的质量。

4、冷却和清洗：等待处理结束后，铸件从炉中取出，进行冷却处理，然后再进行清洗和磨光等后续处理。

三、优点1、提高铸件硬度：氮化处理可以使铸件表面硬度提高3～10倍，大大延长使用寿命。

2、提高耐磨性：氮化物具有高硬度和耐磨性的特点，能够增加铸件的使用寿命。

3、提高表面抗腐蚀性：氮化层能够稳定地保护铸件表面，避免被腐蚀侵蚀，提高表面耐久性。

4、增加表面抗疲劳能力：氮化层有一定的韧性，增加了铸件的抗疲劳能力。

5、提高加工效率：氮化处理可以减少铸件加工过程中的磨损和冷却时间，提高加工效率。

四、应用1、汽车发动机零部件：氮化处理可以大幅提高汽车发动机的使用寿命和性能，如曲轴、凸轮轴、传动齿轮等。

2、航空航天领域：氮化处理可以提高航空航天领域中使用的铸件的耐磨性、抗腐蚀性和抗疲劳能力。

3、金属机械制造领域：氮化处理可以用于加工工具的注氮处理，提高工具的硬度和耐磨性，以及飞轮、连杆、变速箱等机械零部件。

4、塑料成型领域：氮化处理可以增加注塑模具的使用寿命。

氮化优点及常见缺陷原因分析工艺制定离子氮化及优点，常见缺陷及原因分析，工艺制定离子氮化是由德国人B.Berghaus于1932年发明的。

该法是在0.1～10Torr （Torr = 133.3 Pa）的含氮气氛中，以炉体为阳极，被处理工件为阴极，在阴阳极间加上数百伏的直流电压，由于辉光放电现象便会产生象霓红灯一样的柔光覆盖在被处理工件的表面。

此时，已离子化了的气体成分被电场加速，撞击被处理工件表面而使其加热。

同时依靠溅射及离子化作用等进行氮化处理。

离子氮化法与以往的靠分解氨气或使用氰化物来进行氮化的方法截然不同，作为一种全新的氮化方法，现已被广泛应用于汽车、机械、精密仪器、挤压成型机、模具等许多领域，而且其应用范围仍在日益扩大。

离子氮化法具有以下一些优点：①由于离子氮化法不是依靠化学反应作用，而是利用离子化了的含氮气体进行氮化处理，所以工作环境十分清洁而无需防止公害的特别设备。

因而，离子氮化法也被称作二十一世纪的“绿色”氮化法。

②由于离子氮化法利用了离子化了的气体的溅射作用，因而与以往的氮化处理相比，可显著的缩短处理时间（离子渗氮的时间仅为普通气体渗氮时间的1/3～1/5）。

③由于离子氮化法利用辉光放电直接对工件进行加热，也无需特别的加热和保温设备，且可以获得均匀的温度分布，与间接加热方式相比加热效率可提高2倍以上，达到节能效果（能源消耗仅为气体渗氮的40～70％）。

④由于离子氮化是在真空中进行，因而可获得无氧化的加工表面，也不会损害被处理工件的表面光洁度。

而且由于是在低温下进行处理，被处理工件的变形量极小，处理后无需再行加工，极适合于成品的处理。

⑤通过调节氮、氢及其他（如碳、氧、硫等）气氛的比例，可自由地调节化合物层的相组成，从而获得预期的机械性能。

⑥离子氮化从380℃起即可进行氮化处理，此外，对钛等特殊材料也可在850℃的高温下进行氮化处理，因而适应范围十分广泛。

⑦由于离子氮化是在低气压下以离子注入的方式进行，因而耗气量极少（仅为气体渗氮的百分之几），可大大降低处离子氮化的常见缺陷:一、硬度偏低生产实践中，工件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。

金属氮化处理种类及用途金属氮化处理是一种通过在金属表面形成氮化物层来改善金属材料性能的方法。

通过金属氮化处理可以显著提高金属材料的硬度、耐磨性、耐蚀性和高温性能，从而提高材料的使用寿命和性能稳定性。

下面将介绍金属氮化处理的常见种类及其用途。

1. 气体氮化处理：气体氮化处理是最常见的金属氮化处理方法之一。

该方法是通过在金属表面暴露于含有氮气的高温气氛中，使金属与氮气发生化学反应，生成氮化物层。

常用的气体氮化方法有氨气氮化、氮气氮化等。

气体氮化处理可以显著提高金属材料的硬度和耐磨性，常用于汽车发动机零部件、刀具、模具等领域。

2. 离子氮化处理：离子氮化处理是采用离子源将氮离子注入到金属材料表面形成氮化层的方法。

离子氮化处理可以使金属材料的表面硬度显著提高，克服了气体氮化处理中氮化层产生的低温和低速的不足。

常用的离子氮化方法有直流离子氮化、脉冲离子氮化等。

离子氮化处理可以应用于机械设备的运动部件、航空发动机部件等对耐磨性和耐腐蚀性要求较高的场合。

3. 真空氮化处理：真空氮化处理是将金属材料置于真空环境中，在较高温度下通过注入氮气或氨气完成金属表面氮化的过程。

真空氮化处理可以避免气体氮化过程中金属材料表面的氧化和碳氮共渗等问题，保证氮化层的纯度和均匀性。

真空氮化处理常用于精密仪器、光学器件等领域，用于提高材料表面的硬度、光学透过率和耐蚀性。

4. 浸渗氮化处理：浸渗氮化处理是一种将金属材料浸渍于含有氮化物的盐溶液中，使氮化物在金属材料表面反应沉积而成的方法。

浸渗氮化处理具有工艺简单、成本低、操作方便等优点，常用于大型工件的表面处理。

浸渗氮化处理适用于金属钢铁材料的氮化处理，常用于汽车发动机缸套、轴承、齿轮等领域。

总的来说，金属氮化处理可以显著提高金属材料的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和高温性能，广泛应用于汽车、航空航天、机械制造等领域。

不同的金属氮化处理方法根据具体应用的要求选择，以满足不同材料在不同环境下的使用需求。

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。