渗氮与多元共渗技术简介

工件在一定温度的含有活性氮的介质中保温，使其表面渗入氮原子的过程称之为渗氮或氮化；介质中除了氮之外，还有活性碳存在，实现氮、碳原子的同时渗入，且渗氮为主，称之为氮碳共渗或软氮化：当钢铁工件同时渗入硫氮碳、氮氧、硫氮钒等多种原子，称之为含氮多元共渗。

渗氮及其多元共渗处理通常在480～600℃进行，渗氮的介质可采用气体、熔盐或固态颗粒。原始的渗氮工艺处理时间需30h以上，处理后氮可扩散到数百微米深，生产率低，能耗高。为了缩短处理时间、节能，人们开发了二段及三段气体渗氮法、辉光离子渗氮、真空脉冲渗氮、加压气体渗氮，以及把渗氮和渗碳结合在一起的氮碳共渗工艺。为了进一步提高渗层的抗咬合性，又发展了硫氮碳等多元共渗工艺。

随着科学技术的不断进步，渗氮及其多元共渗不论在基础理论方面，还是在工程实践和应用方面均得到了长足的发展，几乎90%牌号的钢铁材料均可采用该技术进行处理，而且应用面逐渐扩展到了有色金属材料。

渗氮及其多元共渗的目的是为了提高工件的表面硬度、耐磨性、疲劳强度、耐蚀性及抗咬合性。

对于38CrMoAlA、4Cr5MoV1Si等钢，渗氮后的表层硬度可以提高到1000～1200HV，相当于70HRC左右。这显然是一般钢件淬火、渗碳及碳氮共渗达不到的。而且这种高硬度可在500℃左右长期保持。渗氮工件表层硬度高，耐磨性很好，能抵抗各种类型的磨损，一般耐磨性比未处理件可提高十几倍。(www.xing528.com)

渗氮后，工件表面形成的各种氮化物相的比体积比铁大，因此，渗氮后表面产生了较大的残余压应力。表层残余压应力的存在，能部分抵消在疲劳载荷下产生的拉应力，延缓疲劳破坏过程，使疲劳强度显著提高。同时渗氮还使工件的缺口敏感性降低。一般合金钢渗氮后，疲劳极限可提高25%～35%；有缺口试样的疲劳极限可提高2～3倍。

一些承受高速相对滑动的工件很容易发生卡死或擦伤，而渗氮工件在短时间缺乏润滑或过热的条件下，仍能保持高硬度，硫氮碳共渗层还有减磨的FeS存在，具有较高的抗咬合性能。

渗氮后工件表面形成了一层致密的化学稳定性较高的氮化物阻挡层，显著地提高了耐蚀性，能抵抗大气、自来水、水蒸气、苯、油污、弱碱性溶液的腐蚀。