金属热处理中渗氮工艺常识
渗氮热处理工艺
渗氮热处理工艺渗氮热处理工艺是一种常用的表面处理技术，它可以提高材料的硬度、耐磨性、抗腐蚀性等性能。
下面将从工艺原理、工艺流程、影响因素等方面详细介绍渗氮热处理工艺。
一、工艺原理渗氮热处理是利用高温和氨气反应，在金属表面形成一层富氮化合物的过程。
在高温下，金属表面的晶粒会扩大，同时扩散速度也会加快。
当氨气进入到金属表面后，就会与金属表面上的元素发生反应，形成富氮化合物。
这些富氮化合物可以提高材料的硬度、耐磨性和抗腐蚀性等性能。
二、工艺流程1. 清洗：将待处理材料进行清洗，去除表面油污和其他污染物。
2. 预加热：将待处理材料进行预加热，使其达到适当的温度。
3. 渗氮：将适量的氨气注入到加热箱中，在高温下进行反应，形成富氮化合物。
4. 冷却：将处理后的材料进行冷却，使其达到室温。
5. 清洗：对处理后的材料进行清洗，去除表面残留物。
三、影响因素1. 温度：温度是影响渗氮热处理效果的重要因素。
过低的温度会导致反应速率过慢，而过高的温度则会导致材料变形或者烧损。
2. 时间：时间也是影响渗氮热处理效果的重要因素。
时间过短会导致反应不充分，而时间过长则会导致富氮化合物层过厚或者金属变脆。
3. 氨气浓度：氨气浓度越高，反应速率就越快。
但是如果浓度过高，则会导致富氮化合物层不均匀或者产生其他不良现象。
4. 材料类型：不同材料对渗氮热处理的适应性也不同。
一些金属材料比如铝和镁等对渗氮热处理并不适用。
5. 表面状态：表面状态也会影响渗氮热处理效果。
表面有油污或者其他污染物会影响反应的进行，导致富氮化合物层不均匀。
综上所述，渗氮热处理工艺是一种常用的表面处理技术，它可以提高材料的硬度、耐磨性、抗腐蚀性等性能。
在实际应用中，需要注意温度、时间、氨气浓度、材料类型和表面状态等因素对渗氮热处理效果的影响，以确保处理后的材料具有良好的性能。
渗氮工艺技术
渗氮工艺技术渗氮工艺技术是一种主要应用于金属材料表面改性的加工技术，其原理是在金属材料表面通过渗氮处理，使其表面形成一层致密、均匀的氮化层，从而提高材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能，以延长材料的使用寿命。
渗氮工艺技术的实施在于将金属材料放入特制的氮化剂中进行处理。
常用的渗氮气体有氨气、氮气和氮气混合物等。
在渗氮过程中，金属材料会被加热到一定温度，同时氮化剂会被加热到一定温度并与金属材料的表面发生反应，从而将氮元素渗入金属材料的表面，形成氮化层。
渗氮工艺技术的优点在于能够在金属材料的表面形成一层致密、均匀的氮化层，这种氮化层具有很高的硬度和耐磨性，能够有效抵抗外界因素对金属材料的磨损和腐蚀。
此外，渗氮工艺技术对底材的变形和变色作用较小，能够保持材料的原有外观和尺寸。
渗氮工艺技术在实际生产中具有广泛的应用，特别是在机械制造、汽车制造和航空航天等领域。
以机械零件为例，渗氮处理后的零件能够提高其抗疲劳性能、抗压性能和抗冲击性能，从而延长零件的使用寿命，提高机械设备的稳定性和运行效率。
在汽车制造方面，渗氮技术可以应用于发动机活塞、气门、齿轮和曲轴等零部件的加工，以增强其耐磨性和耐腐蚀性。
在航空航天领域，渗氮工艺技术被广泛应用于各类重要零部件的加工，能够提高材料的强度和耐高温性能，提高飞机的安全性和可靠性。
然而，渗氮工艺技术也存在一些问题和挑战。
首先是工艺参数的选择和控制问题，包括渗氮温度、渗氮时间、氮气流量等参数的选择对于氮化层质量和性能具有重要影响，需要进行合理的调控。
其次是金属材料的选择问题，不同金属材料对渗氮工艺技术的适应性不同，需要针对不同材料进行合理的工艺选择和优化。
同时，渗氮工艺技术还存在一些问题，如表面裂纹、变色和松散等，需要进一步解决和改善。
总而言之，渗氮工艺技术是一种可以显著改善金属材料表面性能的加工技术，在实际应用中具有广阔的前景。
通过合理的工艺选择和优化，可以实现对金属材料的有效改性，提高其硬度、耐磨性和耐腐蚀性能，从而延长材料的使用寿命，推动金属材料的发展和应用。
实用的渗氮热处理工艺
渗氮渗氮应用最广泛的气体渗氮，加热温度500-600βC o氮原子与钢的表面中的铝.馅.铝形成氮化物，一般深度为0J∙0∙6mm,氮化层不用淬火即可得到很高的硬度，这种性能可维持到600-650e C o工件变形小，可防止水、蒸气、碱性溶液的腐蚀。
但生产周期长，成本高，氮化层懑而脆，不宜承受集中的重载荷。
主要用来处理重要和复杂的精密零件。
钢的渗氮一■（强化渗氮;抗蚀渗氮）使氮原子渗入钢的表面，形成富氮硬化层的一种化学热处理工艺。
与渗碳相比，渗氮处理后零件具有：高的硬度和耐磨性，高的疲劳强度，较高的抗咬合性，较高的抗蚀性，渗氮过程在钢的相变温度以下（450-600。
C）进行，因而变形小，体积稍有胀大。
缺点是周期长（一般气体渗氮土艺的渗氮时间长达数十到100h）、成本高、渗层薄（一般为0∙5mm左右）而脆，不能承受太大问接触应力和冲击载荷。
渗氮用钢---从理论上讲，所有的钢铁材料都能渗氮。
但我们只将那些适用可渗氮处理并能获得满意效果的钢才称为渗氮用钢。
凡含有Cr.Mo s V、Ti、Al等元素的低、中碳合金结构钢、工具钢、不锈钢（不锈钢渗氮前需去除工件表面的钝化膜，对不锈钢、耐热钢可直接用离子氮化方法处理）、球墨铸铁等均可进行渗氮。
渗氮后零件虽然具有高硬度、高耐磨性和高的疲劳强度，但只是表面很薄的一层（铭铝铝钢于500--540。
C经35-65h渗氮层深只达0.3∙-0.65mm）。
必须有强而韧的心部组织作为渗氮层的坚实基底，才能发挥渗氮的最大作用。
总的来看，大部分渗氮零件是在有摩擦和复杂的动载荷条件下工作的，不论表面和心部的性能都要求很高。
如果用碳钢进行渗氮,形成Fe4N和Fe2N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。
金属热处理生产工艺 渗氮工艺的技能操作 渗氮工艺的技能操作
6． 操作
(1)升温之前先检查炉子是否漏气，然后通氨气 ，按照工艺 规范加热升温 ，进行排气。
(2)为了减少变形采用阶梯升温方法 ， 当炉温到达渗氮温度时， 调节好氨的分解率后开始计保温时间 。当氨分解率达到18% 左右时可点燃废气以保护环境。
(3)为了降低渗层的脆性 ，应进行退氮处理 ，此时应关闭出气 孔 ， 只通入少量的氨气以保持炉内正压力。
度≥0．43mm；硬
度要求： 磨去
0． 1mm后硬度≥ 900HV； 畸变要求：
径向圆跳动≤
o．05mm。
2． 渗氮前的预备热处理
(1)调质 。粗车后加热到940 ℃保温2．5～3h ，油冷，在650~ 690 ℃回火，保温3．5h 。调质后硬度为248～280HBS。
(2)高温回火 。半精车后在610 ℃保温5～5．5h ，炉冷至≤ 350℃出炉空冷 。主要是消除机加工过程中的应力， 防止 渗氮过程中变形。
• (5)畸变 。主轴渗氮后精磨0． 1mm，径向跳动 0．03mm为合格 。如变形超差 ，主要原因是渗氮 前未很好地消除应力；温度不均匀 ，升温太快； 零件结构不合理等。
6.2.3训练3 齿轮气体渗氮（中级工）
• 1．技术要求 高速齿轮 ，30万吨合成氨离心空气压缩机的增速 器齿轮 ，材料25Cr2MoV ，渗氮层深0.45~
0.55mm。
• 2．加热设备及渗氮方式的选择 加热设备选用井式气体渗氮炉 ，采用气体渗氮方 式。
• 3．零件预备热处理 齿轮调质处理后精加工 ，精加工后进行消除应力 退火。
5． 质量检验
• (1)表面质量 。 目测氮化表面色泽 ，银灰色、不发亮为正 常 。如果发黑，说明炉内含氧量过高，零件去油污不好 。 解决的办法是检查泄漏 ，并注意清洗零件 ，清洗后一定要 干燥进炉。 (2)表面硬度。用试样检查表面硬度，再磨去0． 1mm后检 测硬度 。发现硬度低 ，说明渗氮温度过高或过低； 时间短 渗层太浅；真空度低 ，漏气造成氧化；氮势不足；材料用 错等 。解决的办法是严格执行工艺 ，检查漏气的原因 ，供 气适当 ，改正材料等。
渗氮淬火热处理工艺
渗氮淬火热处理工艺一、引言渗氮淬火热处理工艺是一种常用的表面硬化工艺，广泛应用于金属材料的强化和改善表面性能。
本文将介绍渗氮淬火热处理工艺的原理、过程和应用。
二、原理渗氮淬火热处理工艺是通过在金属材料表面渗入氮原子，并在高温下使其扩散到材料内部，形成氮化物相，从而达到提高材料硬度和耐磨性的目的。
渗氮过程主要通过氨气、氮气等氮源与金属材料表面反应，使氮原子渗入金属晶格内。
三、过程1. 材料预处理在进行渗氮淬火热处理之前，需要对金属材料进行预处理。
包括去除表面油污、氧化皮等杂质，以确保渗氮过程的顺利进行。
2. 渗氮工艺设备渗氮淬火工艺设备主要包括气氛控制系统、加热炉和淬火设备。
气氛控制系统用于提供稳定的渗氮气氛环境，加热炉用于控制温度，淬火设备用于快速冷却材料。
3. 渗氮过程渗氮过程中，金属材料被放置在渗氮炉中，加热到一定温度后，通过控制渗氮气氛的成分和压力，使氮原子渗入金属表面。
渗氮时间和温度的选择取决于金属材料的类型和要求的硬度。
4. 淬火处理渗氮后的材料需要进行淬火处理，以使得渗入的氮原子能够与金属原子相结合，形成坚固的氮化物。
淬火过程中，材料被迅速冷却，使得金属晶格中的氮原子能够更好地固溶和弥散。
四、应用渗氮淬火热处理工艺广泛应用于汽车零部件、机械设备、工具刀具等领域。
通过渗氮淬火处理，金属材料的硬度得到提高，耐磨性和抗腐蚀性也得到了明显改善。
这些特性使得渗氮淬火后的材料能够在恶劣工况下保持良好的性能。
五、总结渗氮淬火热处理工艺是一种有效的表面硬化工艺，能够显著提高金属材料的硬度和耐磨性。
通过合理的渗氮工艺参数和淬火处理，可以使金属材料达到预期的性能要求。
在实际应用中，渗氮淬火热处理工艺已得到广泛应用，并取得了良好的效果。
未来，随着材料科学和工艺技术的不断进步，渗氮淬火热处理工艺将在更多领域得到应用和发展。
热处理原理与工艺第十四章 钢 的 渗 氮
0~12)h去应力退火。
第十四章 钢 的 渗 氮
2.渗氮前准备 （1）设备、工具、材料准备 1)检查、清理渗氮罐、加热炉及管道系统，使其达到气密性良好， 无泄漏并且畅通。 2)设备、电气、管道阀门及各种仪表工作正常。 3)停炉后首次开炉及每隔2~3炉应清理、烘干干燥箱或更新干燥剂。
的氮、氢混合气体占炉气总体积的百分比。
图14-8 氨分解率对38CrMoAlA 钢渗氮层硬度及深度的影响
第十四章 钢 的 渗 氮
表14-1 不同渗氮温度下氨分解率的合适范围
第十四章 钢 的 渗 氮
通常采用氨分解率测定计测定氨分解率，生产上常用的氨分解率 测定计如图14-9所示。
图14-9 氨分解率测定计 1—盛水器 2—进水阀 3—进气阀 4—排水、排气阀
进行的渗氮处理。
表14-3 抗蚀渗氮工艺规范
第十四章 钢 的 渗 氮
三、加速渗氮的方法 渗氮工艺时间很长，为了缩短渗氮的时间，近年来出现了许多加
速渗氮过程的方法，其中包括洁净渗氮、感应加热气体渗氮、超声 波渗氮等，目前有些已经投入生产，有些尚处于试验阶段。
第十四章 钢 的 渗 氮
四、渗氮件性能特点 (1)渗氮层硬度、耐磨性及脆性 (2)疲劳强度 (3)热硬性
第十四章 钢 的 渗 氮
图14-1 Fe-N相图
第十四章 钢 的 渗 氮
二、纯铁渗氮层组织与性能 由Fe-N相图可知，当在低于共析温度590℃进行渗氮时，首先在表
面形成α相，当α相的氮浓度达到饱和时就转变为γ′相，当γ′相的氮浓 度达到饱和后就会形成ε相。
第十四章 钢 的 渗 氮
三、碳及合金元素对渗氮层组织与性能的影响 1.碳的影响
渗氮工艺基本原理,特点及优缺点
渗氮工艺基本原理,特点及优缺点渗氮是一种对金属表面进行改性的工艺，通过将氮气注入到金属表层，可以在表面形成一层富氮化物的硬化层，从而提高材料的硬度、耐磨性、耐腐蚀性、疲劳寿命等性能。
下面将介绍渗氮工艺的基本原理、特点及其优缺点。
渗氮工艺是指将氮气置于一定的温度和压力下，使氮气在金属表层形成氮化物的一种热处理工艺。
渗氮工艺主要包括常压和高压两种，常压下渗氮速度较慢，但是渗层厚度均匀，一般适用于对表面硬度要求较低的材料；高压下渗氮速度较快，但是渗层厚度不均匀，一般适用于对表面硬度要求较高的材料。
二、渗氮工艺特点1. 改善材料硬度。
渗氮能使金属表层形成氮化物的硬化层，从而提高其硬度，一般能够提高1~3倍不等。
2. 增强材料的耐磨性。
渗氮能够在金属表面形成硬质氮化物，这种硬质氮化物能够减少磨损和磨料的磨损，从而提高材料的耐磨性。
3. 提高材料的耐腐蚀性。
渗氮也能够改善材料的耐腐蚀性，因为氮化物的形成能够填补材料表层的小裂缝、毛孔等，从而减少氧、水等腐蚀介质对于材料的侵蚀。
4. 提高材料的疲劳寿命。
渗氮后会形成一种压应力层，强制紧固材料表面，从而提高材料的疲劳寿命。
5. 处理工艺简单。
渗氮工艺并不需要特殊的设备，大部分的厂家都可以使用常规的电弧或气体压力设备就可以完成处理工艺。
优点：1. 提高了材料的硬度、耐磨性及疲劳寿命等性能，同时也提高了材料的耐腐蚀性能。
2. 渗氮工艺处理后，材料表面不会变色，且表面光滑度可以得到良好的维护。
3. 工艺简单，处理成本低。
1. 有可能会导致材料形变和变脆，甚至会在运行过程中产生裂纹。
2. 渗氮处理质量与渗氮时间、压力、温度等工艺参数之间存在一定的关系，如果处理工艺不恰当，渗层的质量可能并不理想。
3. 渗氮处理的深度较浅，一般只能够处理金属的表层，如果需要提高整个材料的硬度，则需要采用其他处理工艺。
总之，渗氮工艺是一种较为常见的表面处理工艺，主要用于提高金属材料的硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能，工艺简单，处理成本低，但也存在一定的缺点。
金属热处理渗氮加工的工艺方法
根据渗氮目的不同，渗氮工艺方法分为两大类：一类是以提高工件表面硬度、耐磨性及疲劳强度等为主要目的而进行的渗氮，称为强化渗氮；另一类是以提高工件表面抗腐蚀性能为目的的渗氮，称为抗腐蚀渗氮，也被成为防腐渗氮。
下面我们就来具体介绍一下这两种渗氮工艺方法。
1、强化渗氮因为强化渗氮目的是提高表面硬度，根据渗氮温度和时间对渗氮层硬度的影响规律，可以得出，38CrMoAl强化渗氮的温度应该为500℃—550℃。
强化渗氮包括以下几种：（1）高温渗氮。
38CrMoAlA钢制磨床主轴等温渗氮工艺。
这种工艺特点是渗氮温度低，变形小，硬度高，适用于对变形要求严格的工件。
（2）两段渗氮。
等温渗氮最大缺点是需要很长时间，生产率低，它也不能单纯靠提高温度来缩短时间，否则将降低硬度。
为了缩短渗氮时间，同时又要保证渗氮层硬度，综合考虑温度、时间、氨分解率对渗氮层深度和硬度的影响规律，拟制了两段渗氮工艺。
第一段的渗氮温度和氨分解率也较高，目的在于加速氮在钢中的扩散，加深渗氮层的厚度，从而缩短总的渗氮时间，并使渗氮层的硬度分布曲线趋于平缓。
第二段温度的升高，虽要发生氮化物的集聚、长大，但它与一次较高温度渗氮不同，因为在第一段渗氮时首先形成的高度弥散细小的氮化物，其集聚涨大要比直接再高温时涨大的氮化物的粗化过程慢得多，因而其硬度下降不显著。
（3）三段渗氮。
为了使两段渗氮后表面氮浓度有所提高，以提高其表面硬度，在两端渗氮后期再次降低渗氮温度和氨分解率而出现了三段渗氮法。
2、抗腐蚀渗氮经过抗腐蚀渗氮的碳钢、低合金钢及铸铁零件，在自来水、湿空气、过热蒸汽以及弱碱液中，具有良好的抗腐蚀性能。
因此已用来制造自来水龙头、锅炉汽管、水管阀门及门把手等，代替铜件和镀铬件，但是，渗氮层在酸溶液中没有抗腐蚀性。
抗腐蚀渗氮过程与强化渗氮过程基本相同，只有渗氮温度较高，有利于缩短渗氮时间。
但是温度过高，表面含氮量降低，孔隙度增大，因而抗腐蚀性降低。
钢的渗氮技术及检验
• 渗氮处理的温度通常在480～540℃范围（既要保持工件的心部的调质硬 度又要使渗氮层的硬度达到要求值），处理的时间按照要求深度不同，一 般为15～70小时，甚至更长。
• 渗氮的着眼点是希望获得较深厚度（0.1～0.65mm,也有要求更深一些的） 具有高硬度的呈弥散状的合金氮化物层（即扩散层），对于出现外表层的 化合物层（白亮层）则希望尽可能的浅簿，甚至希望没有。
液体氮化
• 液含物体F，e软液2N氮体ξ相化软氮主氮化要化物不的，同 方ξ是 法相在 是化氮 将合化 被物层 处硬里 理脆之 工在有 件氮F，化e先处3N除理ε相锈上，，是F脱不e4脂良N，r于相预韧存热性在后的而再氮不置化 于氮化坩埚内，坩埚内是以TF – 1为主盐剂，被加温到560～600℃处 理数分至数小时，依工件所受外力负荷大小，而决定氮化层深度，在 处理中，必须在坩埚底部通入一支空气管以一定量之空气氮化盐剂分 解为CN或CNO，渗透扩散至工作表面，使工件表面最外层化合物8～ 9%wt的N及少量的C及扩散层，氮原子扩散入α – Fe基地中使钢件更 具耐疲劳性，氮化期间由于CNO之分解消耗，所以不断要在6～8小 时处理中化验盐剂成份，以便调整空气量或加入新的盐剂。
• 渗氮基本原理 • 氮化方法 • 渗氮钢及预先热处理 • 渗氮工艺及实践 • 渗氮设备 • 渗氮件的品质检验 • 渗氮硬化层深度的测定和金相组织检验 • 氮化常见问题分析
目录
渗氮基本原理
➢ 渗氮定义：是在一定温度下一定介质中使氮原 子渗入工件表层的化学热处理工艺。
➢ 钢的渗氮通常在480~580℃进行，抗蚀渗氮或 含钛2%以上的钢种的渗氮温度一般也不超过 650℃.渗氮层表面硬度高而且表面处于压应力 状态，能显著提高钢的耐磨性与疲劳强度，改 善耐蚀性和抗擦伤性能。500℃以下长时间加 热，渗氮层硬度可基本保持不变。
渗氮工艺流程
渗氮工艺流程渗氮工艺是一种通过在金属表面加热处理时，将氮原子渗入金属晶格中，从而提高金属表面硬度和耐磨性的方法。
这种工艺广泛应用于汽车制造、航空航天、机械制造等领域。
下面将详细介绍渗氮工艺的流程。
一、工艺准备在进行渗氮工艺之前，首先需要准备好所需的材料和设备。
材料包括待处理的金属工件和渗氮剂。
渗氮剂一般为含有氨气和氮气的混合气体。
设备包括渗氮炉、真空泵、温度控制系统等。
二、表面准备在进行渗氮之前，需要对金属工件的表面进行清洁和预处理。
首先，将工件表面的油污和氧化物清除干净，以保证渗氮剂能够充分接触到金属表面。
其次，通过机械或化学方法对金属表面进行粗糙化处理，以增加渗氮剂渗透的表面积。
三、渗氮处理将准备好的金属工件放入渗氮炉中，并将炉子加热至一定温度。
然后，开始抽真空，将炉内的气体抽走，以确保金属表面与渗氮剂之间的接触为真空状态。
接下来，通过控制渗氮剂的流量和温度，使其进入炉内与金属表面发生反应。
氨气和氮气会在金属表面分解，释放出氮原子，并渗入金属晶格中。
这个过程需要一定的时间，通常持续几小时到几十小时不等，以确保氮原子充分渗透到金属内部。
四、冷却处理渗氮完成后，需要将金属工件从渗氮炉中取出，并进行冷却处理。
冷却的方式可以是自然冷却或水冷。
冷却的目的是使金属工件迅速降温，使渗入的氮原子能够在晶格中固定下来，从而提高金属的硬度和耐磨性。
五、后处理渗氮完成后，还需要对金属工件进行后处理。
首先，需要对金属表面进行清洁，以去除表面的残留物。
其次，可以进行表面处理，如抛光、喷涂等，以增加金属工件的外观和防腐性能。
六、质量检验对渗氮后的金属工件进行质量检验。
常用的检验方法包括硬度测试、耐磨性测试、金相分析等。
通过这些检验手段，可以评估渗氮工艺的效果是否符合要求。
渗氮工艺是一种提高金属工件硬度和耐磨性的重要方法。
通过严格的工艺流程和质量检验，可以确保渗氮后的金属工件具有优良的性能，满足各种工业领域的需求。
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金属热处理中渗氮工艺常识
金属热处理中的各种渗氮工艺使氮原子渗入钢铁工件表层内的化学热处理工艺；
传统的气体渗氮是把工件放入密封容器中﹐通以流动的氨气并加热﹐保温较长时间后﹐氨气热分解產生活性氮原子﹐不断吸附到工件表面﹐并扩散渗入工件表层内﹐从而改变表层的化学成分和组织﹐获得优良的表面性能。
如果在渗氮过程中同时渗入碳以促进氮的扩散﹐则称为氮碳共渗。
钢铁渗氮的研究始於20世纪初﹐20年代以后获得工业应用。
最初的气体渗氮﹐仅限於含铬﹑铝的钢﹐后来才扩大到其他钢种。
从70年{BANNED}始﹐渗氮从理论到工艺都得到迅速发展并日趋完善﹐适用的材料和工件也日益扩大﹐成为重要的化学热处理工艺之一。
渗入钢中的氮一方面由表及裡与铁形成不同含氮量的氮化铁﹐一方面与钢中的合金元素结合形成各种合金氮化物﹐特别是氮化铝﹑氮化铬。
这些氮化物具有很高的硬度﹑热稳定性和很高的弥散度﹐因而可使渗氮后的钢件得到高的表面硬度﹑耐磨性﹑疲劳强度﹑抗咬合性﹑抗大气和过热蒸汽腐蚀能力﹑抗回火软化能力﹐并降低缺口敏感性。
与渗碳工艺相比﹐渗氮温度比较低﹐因而畸变小﹐但由於心部硬度较低﹐渗层也较浅﹐一般只能满足承受轻﹑中等载荷的耐磨﹑耐疲劳要求﹐或有一定耐热﹑耐腐蚀要求的机器零件﹐以及各种切削刀具﹑冷作和热作模具等。
渗氮有多种方法﹐常用的是气体渗氮和离子渗氮。
气体渗氮：
一般以提高金属的耐磨性为主要目的﹐因此需要获得高的表面硬度。
它适用於38CrMnAc等渗氮钢。
渗氮后工件表面硬度可达HV850～1200。
渗氮温度低﹐工件畸变小﹐可用於精度要求高﹑又有耐磨要求的零件﹐如鏜床鏜杆和主轴﹑磨床主轴﹑气缸套筒等。
但由於渗氮层较薄﹐不适於承受重载的耐磨零件。
气体参氮可採用一般渗氮法(即等温渗氮)或多段(二段﹑三段)渗氮法。
前者是在整个渗氮过程中渗氮温度和氨气分解率保持不变。
温度一般在480～520℃之间﹐氨气分解率为15～30％﹐保温时间近80小时。
这种工艺适用於渗层浅﹑畸变要求严﹑硬度要求高的零件﹐但处理时间过长。
多段渗氮是在整个渗氮过程中按不同阶段分别採用不同温度﹑不同氨分解率﹑不同时间进行渗氮和扩散。
整个渗氮时间可以缩短到近50小时﹐能获得较深的渗层﹐但这样渗氮温度较高﹐畸变较大。
还有以抗蚀为目的的气体渗氮﹐渗氮温度在550～700℃之间﹐保温0.5～3小时﹐氨分解率为35～70％﹐工件表层可获得化学稳定性高的化合物层﹐防止工件受湿空气﹑过热蒸汽﹑气体燃烧產物等的腐蚀。
正常
的气体渗氮工件﹐表面呈银灰色。
有时
﹐由於氧化也可能呈蓝色或黄色﹐但一般不影响使用。
离子渗氮：
离子渗氮又称辉光渗氮﹐是利用辉光放电原理进行的。
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。
由於离子的轰击﹐工件表面產生原子溅射﹐因而得到净化﹐同时由於吸附和扩散作用﹐氮遂渗入工件表面。
与一般的气体渗氮相比﹐离子渗氮的特点是﹕①可适当缩短渗氮週期﹔②渗氮层脆性小﹔③可节约能源和氨的消耗量﹔④对不需要渗氮的部分可屏蔽起来﹐实现局部渗氮﹔⑤离子轰击有净化表面作用﹐能去除工件表面钝化膜﹐可使不锈钢﹑耐热钢工件直接渗氮。
⑥渗层厚度和组织可以控制。
离子渗氮发展迅速﹐已用於机床丝杆﹑齿轮﹑模具等工件。
氮碳共渗：
氮碳共渗又称软氮化或低温碳氮共渗﹐即在铁-氮共析转变温度以下﹐使工件表面在主要渗入氮的同时也渗入碳。
碳渗入后形成的微细碳化物能促进氮的扩散﹐加快高氮化合物的形成。
这些高氮化合物反过来又能提高碳的溶解度。
碳氮原子相互促进便加快了渗入速度。
此外﹐碳在氮化物中还能降低脆性。
氮碳共渗后得到的化合物层韧性好﹐硬度高﹐耐磨﹐耐蚀﹐抗咬合。
常用的氮碳共渗方法有液体法和气体法。
处理温度530～570℃﹐保温时间1～3小时。
早期的液体盐浴用氰盐﹐以后又出现多种盐浴配方。
常用的有两种﹕中性盐通氨气和以尿素加碳酸盐为主的盐﹐但这些反应產物仍有毒。
气体介质主要有﹕吸热式或放热式气体(见可控气氛)加氨气﹔尿素热分解气﹔滴注含碳﹑氮的有机溶剂﹐如甲醯胺﹑三乙醇胺等。
氮碳共渗不仅能提高工件的疲劳寿命﹑耐磨性﹑抗腐蚀和抗咬合能力﹐而且使用设备简单﹐投资少﹐易操作﹐时间短和工件畸变小﹐有时还能给工件以美观的外表。
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渗氮又称氮化，指使氮原子渗入钢铁工件表层内的化学热处理工艺，其目的是提高零件表面硬度和耐磨性，以及提高疲惫强度和抗腐蚀性。
它是利用氨气在加热时分解出活性氮原子，被零件吸收后在其表面形成氮化层，同时向心部扩散。
氮化通常利用专门设备或井式渗氮炉来进行。
气体渗氮在1923年左右，由德国人Fry首度研究发展并加以工业化，目前渗氮从理论到工艺都得到迅速发展并日趋完善，适用的材料和工件也日益扩
大。
由于经渗氮处理的制品
具有优异的耐磨性、耐疲惫性、耐蚀性、耐高温性、抗咬合性、抗大气和过热蒸
汽腐蚀能力、抗回火软化能力，并降低缺口敏感性，与渗碳工艺相比，渗氮温度比较低，因而工件畸变小，已成为重要的化学热处理工艺之一，广泛应用于机械、冶金和矿山等行业的齿轮、凸轮、曲轴、工具、冷作模具、热作模具等零件和产品的表面处理。
一、氮化常用材料
传统的合金钢材料中的铝、铬、钒及钼元素在渗氮过程中，与初生态的氮原子接触时，就能生成安定的氮化物，尤其是钼元素，不仅是生成氮化物元素，还能降低在渗氮时所产生的脆性。
其他合金钢中的元素，如镍、铜、硅、锰等，对渗氮特性并无多大的帮助。
一般而言，假如钢料中含有一种或多种的氮化物生成元素，氮化后的效果比较良好。
其中铝是最强的氮化物元素，含有0.85～1.5%铝的渗氮结果最佳，假如有足够的铬含量，亦可得到很好的效果，没有含合金的碳钢，因其生成的渗氮层很脆，轻易剥落，不适合作为渗氮钢。
二、渗氮过程控制
1.渗氮前的零件表面清洗
通常使用气体去油法去油后马上渗氮
2.排除渗氮炉中的空气
将被处理零件置于渗氮炉中，并将炉盖密封后即可加热，但加热至150℃以前须作排除炉内空气工作。
排除炉内空气的主要目的是使参与渗氮处理的气体只有氨气和氮气两种气体，防止氨气分解时与空气接触而发生爆炸性气体，及防止被处理零件及支架的表面氧化。
3.氨的分解率
渗氮是其它合金元素与初生态的氮接触而进行(初生态氮的产生，由氨气与加热中的零件接触时零件本身成为触媒而促进氨的分解)，虽然在各种分解率的氨气下，皆可渗氮，但一般都采用15～30%的分解率，并按渗氮所需厚度保持4～10小时，处理温度保持在520℃左右。
4.冷却
大部份的工业用渗氮炉都有热交换机，在渗氮工作完成后冷却加热炉及被处理零件。
即渗氮完成后，将加热电源关闭，使炉温降低约50℃，然后将氨的流量增加一倍后开启热交换机，此时须注重确认炉内压力为正压。
等候导入炉中的氨气安定后，即可减少氨的流量至保持炉内正压为止，当炉温下降至150℃以下时，方可启开炉盖。