滲氮，是在一定溫度下一定介質(zhì)中使氮原子滲入工件表層的化學(xué)熱處理工藝。常見有液體滲氮、氣體滲氮、離子滲氮。傳統(tǒng)的氣體滲氮是把工件放入密封容器中，通以流動的氨氣并加熱，保溫較長時間后，氨氣熱分解產(chǎn)生活性氮原子，不斷吸附到工件表面，并擴(kuò)散滲入工件表層內(nèi)，從而改變表層的化學(xué)成分和組織，獲得優(yōu)良的表面性能。如果在滲氮過程中同時滲入碳以促進(jìn)氮的擴(kuò)散，則稱為氮碳共滲。常用的是氣體滲氮和離子滲氮。

一、滲氮的原理

  滲入鋼中的氮一方面由表及里與鐵形成不同含氮量的氮化鐵，一方面與鋼中的合金元素結(jié)合形成各種合金氮化物，特別是氮化鋁、氮化鉻。這些氮化物具有很高的硬度、熱穩(wěn)定性和很高的彌散度，因而可使?jié)B氮后的鋼件得到高的表面硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度、抗咬合性、抗大氣和過熱蒸汽腐蝕能力、抗回火軟化能力，并降低缺口敏感性。與滲碳工藝相比，滲氮溫度比較低，因而畸變小，但由于心部硬度較低，滲層也較淺，一般只能滿足承受輕、中等載荷的耐磨、耐疲勞要求，或有一定耐熱、耐腐蝕要求的機(jī)器零件，以及各種切削刀具、冷作和熱作模具等。滲氮有多種方法，常用的是氣體滲氮和離子滲氮。

  鋼鐵滲氮的研究始于20世紀(jì)初，20年代以后獲得工業(yè)應(yīng)用。最初的氣體滲氮，僅限于含鉻、鋁的鋼，后來才擴(kuò)大到其他鋼種。從70年代開始，滲氮從理論到工藝都得到迅速發(fā)展并日趨完善，適用的材料和工件也日益擴(kuò)大，成為重要的化學(xué)熱處理工藝之一。

二、什么是滲碳

  滲碳，是指使碳原子滲入到鋼表面層的過程。也是使低碳鋼的工件具有高碳鋼的表面層，再經(jīng)過淬火和低溫回火，使工件的表面層具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持著低碳鋼的韌性和塑性。

滲碳原理

  滲碳與其他化學(xué)熱處理一樣﹐也包含3個基本過程。

分解：

  滲碳介質(zhì)的分解產(chǎn)生活性碳原子。

吸附：

  活性碳原子被鋼件表面吸收后即溶到表層奧氏體中﹐使奧氏體中含碳量增加。

擴(kuò)散：

  表面含碳量增加便與心部含碳量出現(xiàn)濃度差﹐表面的碳遂向內(nèi)部擴(kuò)散。碳在鋼中的擴(kuò)散速度主要取決于溫度﹐同時與工件中被滲元素內(nèi)外濃度差和鋼中合金元素含量有關(guān)。

  滲碳零件的材料一般選用低碳鋼或低碳合金鋼(含碳量小于0.25%)。滲碳后必須進(jìn)行淬火才能充分發(fā)揮滲碳的有利作用。工件滲碳淬火后的表層顯微組織主要為高硬度的馬氏體加上殘余奧氏體和少量碳化物﹐心部組織為韌性好的低碳馬氏體或含有非馬氏體的組織﹐但應(yīng)避免出現(xiàn)鐵素體。一般滲碳層深度范圍為0.8～1.2毫米﹐深度滲碳時可達(dá)2毫米或更深。表面硬度可達(dá)HRC58～63﹐心部硬度為HRC30～42。滲碳淬火后﹐工件表面產(chǎn)生壓縮內(nèi)應(yīng)力﹐對提高工件的疲勞強(qiáng)度有利。因此滲碳被廣泛用以提高零件強(qiáng)度﹑沖擊韌性和耐磨性﹐借以延長零件的使用壽命。

  滲碳工藝廣泛用于飛機(jī)﹑汽車和拖拉機(jī)等的機(jī)械零件。如齒輪、軸、凸輪軸等。

三、滲氮與滲碳的區(qū)別

  1、滲碳和滲氮最大的區(qū)別就是介質(zhì)不同，適用的鋼也不同，滲碳適用于低碳鋼，滲氮適用于中碳鋼。

  2、滲碳：是對金屬表面處理的一種，采用滲碳的多為低碳鋼或低合金鋼，具體方法是將工件置入具有活性滲碳介質(zhì)中，加熱到900--950攝氏度的單相奧氏體區(qū)，保溫足夠時間后，使?jié)B碳介質(zhì)中分解出的活性碳原子滲入鋼件表層，從而獲得表層高碳，心部仍保持原有成分。

  3、滲氮：是在一定溫度下一定介質(zhì)中使氮原子滲入工件表層的化學(xué)熱處理工藝。常見有液體滲氮、氣體滲氮、離子滲氮。傳統(tǒng)的氣體滲氮是把工件放入密封容器中，通以流動的氨氣并加熱，保溫較長時間后，氨氣熱分解產(chǎn)生活性氮原子，不斷吸附到工件表面，并擴(kuò)散滲入工件表層內(nèi)，從而改變表層的化學(xué)成分和組織，獲得優(yōu)良的表面性能。

四、滲氮與滲碳的共同點

  滲氮和滲碳都是對金屬表面進(jìn)行處理的方法，其均能提高金屬表面性能。