气体渗氮

气体渗氮是一个利用氮原子的溶解与硬的氮化物析出来提高耐磨性，表面硬度及疲劳寿命的热化学表面硬化处理技术。

收益

该技术广受青睐，尤其是那些需承受重负荷的，通过渗氮工艺生成高硬度的表层而提高耐磨、耐变形、抗擦伤及抗胶着的零部件。可通过提高表面的压应力来提升疲劳强度。该技术的温度范围及渗层深度范围广泛，可调整受处理部件的不同属性，因此，气体渗氮工艺应用广泛。

应用和材料

主要应用与齿轮，曲轴，凸轮轴，凸轮从动件，阀件，弹簧，挤压螺杆，压铸模具，锻模，铝-挤压模具，喷油器及塑料铸模。

当应用于含有铬、钼、钒、铝等氮化物形成元素的各种钢材时，渗氮工艺效果最好。该工艺还适用于热作、冷作及模具钢等工具钢。在低温环境中使用时，可对弹簧钢渗氮，以延长汽车行业中弹簧的疲劳寿命。通常来说，铬含量最高为5%的所有铁质材料均可使用该工艺。若合金元素的含量高于5%，或者对不锈钢进行气体渗氮时，可考虑使用离子渗氮。不建议对密度较低的烧结钢使用气体渗氮。

为取得最佳效果，应在气体渗氮之前对材料进行淬火与回火。

工艺细节

气体渗氮是一个在低温（通常为520°C/970°F）环境中执行的用于提高成品或近成品铁质零部件表面的性能的微变形热化学热处理工艺。若添加渗碳气体，则该工艺即被称为氮碳共渗。该层通常含有两个区域——一个是立方晶格或六边晶格的氮化物化合物层（白亮层），另一个是包含固溶的氮原子与析出的氮化物的扩散层。零部件表面的化合物层主要可提高材料的耐磨、防擦伤、抗磨损及抗胶着的性能。扩散层则可提升疲劳强度，并支撑硬化合物层。通过对该工艺气氛的控制与调整，可将该层的构造从较薄的疲劳强度有待改进的化合物层转变为较厚的富含氮与碳的化合物层，想要达到良好的耐磨及抗腐蚀性，可采用气态氮碳共渗及后氧化处理。在此情况下，最好使用气体氮碳共渗附和氧化工艺。结合了各种低温热化学处理工序，主要为气态氮碳共渗以及后氧化。在此过程中，会产生一个具有三个区域的边界层。扩散层构成了向基体渗透的过渡区，该层含有间隙固溶氮原子以及能增强零部件硬度与抗疲劳强度的氮化物。靠近表层的为化合物层，这是一个主要由六边形ε相位构成的碳氮化合物。最外层中Fe3O4氧化铁（磁铁矿）就是一层钝化层，其作用与铬-氧化物对不锈钢的效果类似。由于氧化物与化合物层的金属特性较低，而耐磨硬度较高，因此，其粘着与接触磨损将大大降低。与高温表面硬化工艺相比，处理的零部件变形度小，尺寸变化小。