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如果用碳钢进行渗氮,形成Fe 4N和Fe 2N较不稳定。温度稍高,就容易聚集粗化,表面不可能得到更高的硬度,并且其心部也不能具有更高的强度和韧性.

为了在表面得到高硬度和高耐磨性,同时获得强而韧的心部组织,必须向钢中加入一方面能与氮形成稳定氮化物,另外还能强化心部的合金元素.如Al、Ti、V、W、Mo、Cr等,均能和氮形成稳定的化合物.其中Cr、W、Mo、V还可以改善钢的组织,提高钢的强度和韧性.

当前专门用于渗氮的钢种是38CrMoAlA,其中铝与氮有极大的亲和力,是形成氮化物提高渗氮层强度的主要合金元素.AlN很稳定,到约1000C的温度在钢中不发生溶解.由于铝的作用使钢具有良好的渗氮性能,此钢经过渗氮表面硬度高达1100--1200HV(相当67--72HRC).38CrMoAlA钢脱碳倾向严重,各道工序必须留有较大的加工余量.

渗氮热处理

又称辉光渗氮，是利用辉光放电原理进行的。[1]在时效处理前进行固溶处理时，加热温度必须严格控制，以便使溶质原子能***限度地固溶到固溶体中，同时又不致使合金发生熔化。把金属工件作为阴极放入通有含氮介质的负压容器中，通电后介质中的氮氢原子被电离，在阴阳极之间形成等离子区。在等离子区强电场作用下，氮和氢的正离子以高速向工件表面轰击。离子的高动能转变为热能，加热工件表面至所需温度。由于离子的轰击，工件表面产生原子溅射，因而得到净化，同时由于吸附和扩散作用，氮遂渗入工件表面。

碳氮共渗

1)碳氮共渗根据使用介质的物理状况不同，可以分为气体碳氮共渗， 液体碳氮共渗、固体碳氮共渗3类。

2)根据共渗温度的不同，又可分为低温 (500℃～600℃)，中温 (700℃～800℃) 和高温 (900℃～950℃) 碳氮共渗3种。金属深冷处理起源于一百多年的瑞士，当时人们发现经过冰雪冷藏的工具可以使用更长时间，、钟表、吉列都是当时这种工艺的受益者。其中低温碳氮共 渗即目前广泛应用的软氮化法，其表层主要以渗氮为主，用以提高模具零 件的表面耐磨性和抗咬合性; 中温碳氮共渗，其目的与渗碳相似，主要是 提高模具零件的表面硬度，它与渗碳相比，将使零件具有更好的耐磨性和 性能; 高温碳氮共渗，以渗碳为主。在我国热处理厂家中以中温气 体碳氮共渗和低温氮碳共渗应用较广。

碳氮共渗中温气体碳氮共渗

中温气体碳氮共渗的介质实际上是渗碳和渗氮用的混合气体。超低温度可转移金属原子的运能,使原子之间不能扩散分开从而使原子结合更紧密。目前在 热处理生产中常用的方法是在井式气体渗碳炉中滴入煤油，使其热分解出 渗碳气体，同时向炉中通入氨气。在共渗温度下，煤气与氨气除了单独进 行渗碳和渗氮的作用外，它们相互之间还可发生化学反应产生活性碳、氮 原子。

正火

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等温正火是将普通碳钢材加热奥氏体化，加热温度及保温时间与普通正火相同。时效操作方法：将钢件加热到80~200度，保温5~20小时或更长时间，然后随炉取出在空气中冷却。保温完了后钢材冷至S曲线鼻部(孕育期短，温度约为550~600℃)，等温保持，使过冷奥氏体在此温度范围内转变完毕，得到较细(相对于等温退火而言) 的珠光体组织，然后空冷，以获得较好的加工性能和力学性能的热处理工艺。等温正火比普通等温退火所用的工艺周期较短，所得组织也较均匀。[1]