原理

　　氣體硬氮化，即氣體滲氮，是指在一定溫度下一定介質(zhì)中是氮原子滲入鋼材表層的化學(xué)熱處理工藝，為將其與氣體軟氮化區分開(kāi)來(lái)，又稱(chēng)之為氣體硬氮化。氣體滲氮時(shí)，將工件置于爐內，將NH3氣體直接輸進(jìn)500～560℃的氮化爐內， NH3氣體在高于480℃時(shí)經(jīng)熱分解如下：2NH3 →2〔N〕+ 3 H2

　　分解出的氮原子大部分生成為N2氣體，小部分活性氮原子被工件表面吸收，然后往工件內部擴散。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，工件表面即獲得了一定深度的氮化層。氮化層包括外層的化合層（又稱(chēng)白亮層）以及與之相鄰的擴散層（又稱(chēng)暗黑層）。白亮層對磨損起決定作用。

　　氣體滲氮后，其組織主要為ε相與γ′相，處理不當時(shí)易產(chǎn)生ξ相，應盡量避免ξ相的產(chǎn)生。ε相和γ′相硬度高，組成的化合物層（白亮層）結構致密，有良好的耐磨性；ε相具有較高的電極電位，抗腐蝕性能較好；因此提高了工件的耐磨性和耐腐蝕性?；w內，鐵和合金元素（Mo、V、Cr等）與氮有較強的親和力，與氮原子形成許多合金氮化物，顯著(zhù)提高滲氮層的硬度；且形成的各種氮化物的比容大于鐵，滲氮之后，材料表面形成較大的殘余壓應力，可抵消不分外加拉應力，這樣就顯著(zhù)提高了鋼的抗高周疲勞性能。

　　氮化規律

　　氣體氮化的主要工藝參數是氮化溫度，氮化時(shí)間和氨氣分解率，它們對于滲氮速度，氮化層深度，氮化層硬度以及耐磨性，抗腐蝕性，韌性等有著(zhù)極大的影響。

　　當氮化時(shí)間和氨氣分解率相同時(shí)，隨溫度增加，氮化層增厚，氮化彌散度減少。當溫度升到580℃以上后，表面硬度下降。當氮化溫度降低，氮原子擴散速度減慢，滲層淺，表面硬度較高，脆性較大。氮化溫度一般控制在520-540℃。

　　氨氣分解率根據溫度的不同，一般控制在20%-60%范圍之內，通常為40%左右。氨氣分解率大于60%，會(huì )降低氮化層的硬度和耐磨性；大于70%之后，氮化層深度會(huì )急劇下降。

　　氮化保溫時(shí)間則取決于氮化溫度以及對氮化層的深度要求。保溫時(shí)間越長(cháng)，則氮化層越深，但會(huì )使滲層硬度下降。

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