渗氮件的组织结构和性能分析

1.渗氮件的组织

典型的38CrMoAl钢气体渗氮后的金相组织如图7-6所示。其表面是化合物层，在金相显微镜下呈亮白色，也称之为白亮层，主要为ε相及γ′相；次层是基体上弥散分布的γ′相，呈现黑色；与中心索氏体组织有明显交界的是γ′+α组织。

图7-6 38CrMoAl钢气体渗氮后的金相组织 100×

2.渗氮件的性能

（1）硬度及耐磨性 钢铁件气体渗氮后表面硬度及耐磨性比其他热处理方法所获得的硬度要高。渗氮层的高硬度是由于表面形成了ε相、过饱和氮对α-Fe的时效强化，以及渗氮扩散过程中合金元素与氮的交互作用和渗氮钢的合金氮化物沉淀硬化所致。在扩散层中，不同渗层深度处氮化物尺寸及结构没有差别，但是氮化物分布密度沿深度方向减小，硬度下降。

（2）疲劳性能 由于渗氮表面层具有较大的残余应力，它能部分抵消在疲劳载荷下产生的拉应力而使疲劳强度显著提高。几种材料渗氮后的弯曲疲劳性能及接触疲劳性能见表7-11。

表7-11 几种材料渗氮后的弯曲疲劳性能及接触疲劳性能

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（3）抗咬合性 渗氮处理可显著提高工件的抗咬合性。几种材料的抗咬合性（Falex试验）见表7-12。

表7-12 几种材料的抗咬合性

（4）热硬性 渗氮件表面在500℃以下可长期保持其高硬度，短时间加热到600℃其硬度无明显下降；而当加热温度超过600～625℃时，渗氮层中部分弥散分布的氮化物的集聚和基体组织的转变将使硬度下降。

（5）耐蚀性 当渗层中存在一层致密的ε相时，具有良好的耐蚀性；而当表面以γ′相为主时，耐蚀性相对较差。渗层组织对耐蚀性的影响见表7-13。

表7-13 渗层组织对耐蚀性的影响