气体氮化的发展
气体氮化后氧化处理工艺
气体氮化后氧化处理工艺气体氮化后氧化处理工艺是一种常用的表面处理方法，用于改善材料的性能和延长其使用寿命。
本文将介绍气体氮化后氧化处理工艺的原理、应用以及优缺点。
一、气体氮化后氧化处理工艺的原理气体氮化后氧化处理工艺是一种通过在材料表面形成氮化物层，然后在氮化物层上进行氧化处理的方法。
该工艺主要包括两个步骤：气体氮化和氧化处理。
气体氮化是将材料暴露在含氮气体环境中，使材料表面与氮气反应生成氮化物层。
常用的氮化气体有氨气、氮气等。
氮化物层的生成可以提高材料的硬度、耐磨性和耐蚀性，同时还能改善材料的导电性和导热性能。
氧化处理是在氮化物层上形成一层氧化膜。
氧化膜可以提高材料的耐腐蚀性和耐高温性能，同时还可以增加材料的表面光洁度和美观度。
二、气体氮化后氧化处理工艺的应用气体氮化后氧化处理工艺广泛应用于各个领域，包括机械制造、航空航天、电子电器等。
具体应用包括以下几个方面：1. 机械制造：气体氮化后氧化处理可以提高机械零件的硬度和耐磨性，使其更加耐用。
例如，汽车发动机活塞、齿轮等零件经过气体氮化后氧化处理可以提高其使用寿命。
2. 航空航天：航空航天领域对材料的要求非常高，需要具有良好的耐热性和耐腐蚀性。
气体氮化后氧化处理可以提高材料的耐高温性能和耐蚀性，适用于航空发动机、涡轮叶片等关键零部件的制造。
3. 电子电器：电子电器产品需要具有良好的导电性和导热性能，同时还需要具备一定的耐腐蚀性。
气体氮化后氧化处理可以改善材料的导电性和导热性，并提高其耐腐蚀性。
例如，集成电路、电子元件等经过气体氮化后氧化处理可以提高其可靠性和稳定性。
三、气体氮化后氧化处理工艺的优缺点气体氮化后氧化处理工艺具有以下优点：1. 提高材料的硬度和耐磨性，延长使用寿命；2. 改善材料的导电性和导热性能；3. 提高材料的耐腐蚀性和耐高温性能；4. 增加材料的表面光洁度和美观度。
然而，气体氮化后氧化处理工艺也存在一些缺点：1. 工艺复杂，需要控制好氮化和氧化的工艺参数；2. 部分材料可能会发生变形或开裂的情况；3. 成本较高，包括设备投资、气体消耗和能源消耗等方面。
气体氮化工艺的作用、特点和应用
气体渗氮工艺和参数主要根据零件的渗氮层深度和表面硬度要求来确定。
常用渗氮工艺有三种：等温渗氮法.两段渗氮、三段渗氮。
其主要工艺参数（温度■时间.氨分解率）.作用、特点和应用如下。
等温渗氮法（一般渗氮法）等温渗氮温度一般为500~510°C ,保温时间48-WOh ,渗层深度可达0. 45〜0. 60mm ,表面硬度在900HV以上,渗氮层脆性较大。
7工艺内容及作用a.前期氨分解率控制在低限，使表面迅速形成弥散度大的氮化物，以获得高硬度的表面层。
b .后期氨分解率升高，使表层氮原子向内层扩散，增加渗层厚度。
c .为了降低渗层脆性，在渗氮结束前可进行2h扩散处理，以降低表层氮浓度。
这时氨分解率可控制在70%以上。
d .对变形要求比较严格的零件，渗氮结束后应炉冷至180- 200。
C出炉。
一般可冷至450。
C以下快冷。
2特点及应用a .渗氮温度低，零件变形小，可获得高硬度的表面层，操作简便，但渗氮层浅，生产周期长。
b.表面易产生富氮脆化层，有时还会有疏松层。
c.适用于渗氮层变形要求严，硬度要求高的零件。
两段渗氮两段渗氮为先在510。
C渗氮,再升高至530 ~ 540。
C渗氮，两段的保温时间相等或后段略长，其渗氮时间比等温渗氮少1/3左右。
表面硬度低，为30~50HV01工艺内容及作用a.一段渗氮的分解率较低，使表面可形成颗粒细小、弥散度高的氮化物，得到较高的表面硬度。
b.二段渗氮的温度和氨分解率升高，加速了氮的扩散，增加了渗层深度，缩短了生产周期，硬度梯度变得平缓，同时亦可减薄脆性的白亮层。
2特点及应用a.在保证表面得到高硬度的前提下可缩短生产周期，同时又可得到较深的渗氮层。
b.适用于渗氮层较深，要求表面较硬而结构简单的零件。
三段渗氮三段渗氮为510。
C渗氮，再升温至550 ~ 560。
C渗氮，然后降至520〜530。
C渗氮，保温时间大约各占1/3 ,渗速更快,表面硬度与两段渗氮相似，但变形略大一点。
氮化基本原理及操作指南
氮化基本原理及操作指南氮化是一种化学反应，其中氨气在高温条件下与金属反应生成相应的金属氮化物。
氮化是一种常用的合成方法，可用于制备具有特殊性质的金属氮化物材料。
本文将介绍氮化的基本原理和操作指南。
一、氮化的基本原理：氮化反应的基本原理是通过氨气和金属的反应，生成相应的金属氮化物。
氨气（NH3）是一种含有氮原子的无机化合物，它具有较高的还原性。
金属在高温下与氨气反应时，氨气提供的氮原子与金属表面的空位结合，生成金属氮化物。
氮化反应一般在高温下进行，通常需要使用高温炉或其他加热设备。
二、氮化的操作指南：1.实验设备准备：（1）氮化炉：一般使用高温炉或热处理炉进行氮化反应。
炉内应有恒温控制装置，可将温度保持在所需的氮化温度范围内。
（2）反应容器：使用合适的金属容器来承载金属样品和氨气，一般选择可耐高温和氨气腐蚀的材料，如石英管。
（3）氨气源：使用高纯度的氨气供应。
建议在氨气通入反应容器前进行气体净化处理。
（4）其他实验装置：炉外温度监测仪器、气体流量计等。
2.操作流程：（1）样品准备：将要氮化的金属样品切成适当的尺寸，保证与氨气充分接触。
样品表面应保持干燥和清洁，以防止杂质的影响。
（2）氨气通入：打开氨气源，通过适当的气体流量控制装置将氨气引入反应容器中。
通常初始气体流量设置较小，然后逐渐增加，直至达到所需反应条件。
（3）温度控制：将反应容器放入预热好的氮化炉中，启动恒温控制装置，控制温度在所需范围内。
反应温度一般在500℃以上，但具体温度取决于所需氮化物的种类和性质。
（4）反应时间：根据具体反应物和反应条件，确定所需的氮化时间。
一般情况下，需要较长时间才能充分完成氮化反应。
在反应过程中，需定期检查反应进展情况。
（5）反应结束：将反应容器从炉中取出，关闭氨气源。
待反应容器冷却后，取出样品进行分析和测试。
三、氮化反应的注意事项：1.安全操作：氮化反应通常在高温下进行，需注意安全操作。
避免与高温部分直接接触，同时采取防护措施，如戴上耐高温手套、护目镜等。
气体氮化后氧化处理工艺
气体氮化后氧化处理工艺气体氮化后氧化处理工艺是一种常用的表面处理方法，它可以提高材料表面的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
该工艺主要分为气体氮化和氧化两个步骤，下面将分别介绍这两个步骤的工艺流程和影响因素。
一、气体氮化气体氮化是将金属材料暴露在氮气气氛中，使其表面与氮气反应生成氮化物层的过程。
氮化物层可以提高材料表面的硬度和耐磨性，同时还可以增强其耐腐蚀性。
气体氮化的工艺流程如下：1. 清洗：将待处理的材料表面清洗干净，去除表面的油污和杂质。
2. 加热：将材料加热到适当的温度，一般在500℃以上。
3. 氮化：将氮气通入炉内，使其与材料表面反应生成氮化物层。
氮化的时间和温度会影响氮化层的厚度和性质。
4. 冷却：将材料冷却到室温。
气体氮化的影响因素主要包括氮化温度、氮化时间、氮气流量和氮气纯度等。
氮化温度和时间越高，氮化层的厚度和硬度就越大。
氮气流量和纯度越高，氮化层的质量就越好。
二、氧化氧化是将气体氮化后的材料表面暴露在氧气气氛中，使其表面与氧气反应生成氧化物层的过程。
氧化物层可以提高材料表面的耐腐蚀性和耐高温性。
氧化的工艺流程如下：1. 清洗：将气体氮化后的材料表面清洗干净，去除表面的油污和杂质。
2. 加热：将材料加热到适当的温度，一般在400℃以上。
3. 氧化：将氧气通入炉内，使其与材料表面反应生成氧化物层。
氧化的时间和温度会影响氧化层的厚度和性质。
4. 冷却：将材料冷却到室温。
氧化的影响因素主要包括氧化温度、氧化时间、氧气流量和氧气纯度等。
氧化温度和时间越高，氧化层的厚度和质量就越好。
氧气流量和纯度越高，氧化层的质量也会越好。
综上所述，气体氮化后氧化处理工艺是一种常用的表面处理方法，它可以提高材料表面的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
气体氮化和氧化的工艺流程和影响因素都需要严格控制，以保证处理后的材料质量和性能。
气体氮化
与渗氮区别主要是：1.在一定温度下向试件表面渗入氮、碳，以渗氮为主，但非单纯渗氮。
2.处理时间比氮化短。
3.其表面白层相比渗氮白层而言脆性要小。
4.软氮化应用的材料比较广泛。
5软氮化比普通氮化周期短，温度略低，因此变形更小，但硬度和氮化层厚度略差，且气体软氮化无毒氮化处理又称为扩散渗氮。
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。
由於经本法处理的制品具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温，其应用范围逐渐扩大。
例如钻头、螺丝攻、挤压模、压铸模、鍜压机用鍜造模、螺杆、连杆、曲轴、吸气及排气活门及齿轮凸轮等均有使用。
一、氮化用钢简介传统的合金钢料中之铝、铬、钒及钼元素对渗氮甚有帮助。
这些元素在渗氮温度中，与初生态的氮原子接触时，就生成安定的氮化物。
尤其是钼元素，不仅作为生成氮化物元素，亦作为降低在渗氮温度时所发生的脆性。
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，如果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。
在含铬的铬钢而言，如果有足够的含量，亦可得到很好的效果。
但没有含合金的碳钢，因其生成的渗氮层很脆，容易剥落，不适合作为渗氮钢。
一般常用的渗氮钢有六种如下：（1）含铝元素的低合金钢（标准渗氮钢）（2）含铬元素的中碳低合金钢SAE 4100，4300，5100，6100，8600，8700，9800系。
（3）热作模具钢（含约5％之铬）SAE H11 （SKD – 61）H12，H13（4）肥粒铁及麻田散铁系不锈钢SAE 400系（5）奥斯田铁系不锈钢SAE 300系（6）析出硬化型不锈钢17 - 4PH，17 – 7PH，A – 286等含铝的标准渗氮钢，在氮化后虽可得到很高的硬度及高耐磨的表层，但其硬化层亦很脆。
相反的，含铬的低合金钢硬度较低，但硬化层即比较有韧性，其表面亦有相当的耐磨性及耐束心性。
气体氮化后氧化处理工艺
气体氮化后氧化处理工艺引言：氮化是一种常用的表面处理方法，通过在材料表面形成氮化物层，可以增加材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
然而，氮化后的材料表面往往会出现一些问题，如氮化层的粗糙度、氮元素的损失以及氮化层与基材之间的结合强度等。
为了解决这些问题，氮化后的材料需要进行氧化处理，以进一步改善其性能。
本文将介绍气体氮化后氧化处理工艺及其应用。
一、气体氮化的原理和方法气体氮化是指在一定的温度和气氛下，将材料暴露于含氮气体中，使其与氮气反应生成氮化物。
氮化物具有较高的硬度和耐腐蚀性，可用于改善材料的表面性能。
气体氮化的方法主要有氨气氮化、硝酸盐氮化和氮气等离子体氮化等。
1. 氨气氮化：将材料放置在氨气环境中，通过热处理使其表面与氮气发生反应生成氮化物。
2. 硝酸盐氮化：将材料浸泡在含硝酸盐的溶液中，在高温下使其与硝酸盐反应生成氮化物。
3. 氮气等离子体氮化：将材料放置在氮气等离子体中，通过等离子体的作用使其表面与氮气发生反应生成氮化物。
二、气体氮化后氧化处理的原理和方法气体氮化后的材料表面往往存在一些问题，如氮化层的粗糙度、氮元素的损失以及氮化层与基材之间的结合强度等。
为了解决这些问题，需要对氮化层进行氧化处理。
氧化处理的原理是将氮化后的材料暴露在氧气环境中，使其与氧气发生反应生成氧化物。
氧化后的材料表面会形成一层氧化层，氧化层可以填补氮化层的缺陷，提高材料的表面质量和性能。
氧化处理的方法主要有热氧化、等离子体氧化和化学氧化等。
1. 热氧化：将氮化后的材料放置在高温下，使其与氧气反应生成氧化物。
热氧化的温度通常在500℃以上，可以通过控制温度和时间来控制氧化层的厚度。
2. 等离子体氧化：将氮化后的材料放置在等离子体中，通过等离子体的作用使其与氧气反应生成氧化物。
等离子体氧化可以在较低的温度下进行，可以提高氧化速率和氧化层的均匀性。
3. 化学氧化：将氮化后的材料浸泡在含氧化剂的溶液中，通过化学反应使其与氧气反应生成氧化物。
汽车曲轴的软氮化技术
汽车曲轴的软氮化技术为提高曲轴的疲劳强度，许多曲轴生产厂采用了气体软氮化技术（气体软氮化是一种由液体软氮化发展起来的、化学热处理工艺,其实质是以渗氮为主的低温碳氮共渗。
它的特点是处理温度低、时间短,工件变形小,质量稳定,不受钢种限制,能显著提高零件的耐磨性、疲劳强度、抗咬合、抗擦伤等性能,同时还能解决液体软氮化中的毒性问题,避免了公害,因而劳动条件好。
此外,设备和操作都简单,容易推广。
其基本原理是气体软氮化的原理是在530°～580℃的气氛中产生2CO →[C]+CO_2(渗碳)及2NH3→2[N]+3H_2(氮化)反应,使钢铁表面形成氮化物或碳氮化物。
），其中采用这项技术以山东曲轴总厂、潍坊柴油机厂、重汽集团复强动力公司等为典型代表。
仅山东曲轴总厂，就拥有连续软氮化生产设备及5-2型气体软氮化设备近10多台。
而重汽集团复强动力公司设备能力达到技术国内最先进、功率最大、装炉量最多，同时比同行业设备更具有节能环保效应。
目前，国内生产曲轴所采用的典型材料为45钢和42CrMoTi。
曲轴气体软氮化与处理其他软氮化零件相类似，其氮化工艺过程一般要经过前清洗、升温、保温、冷却、后清洗等5个阶段，包括出装炉。
不同的厂家在气体软氮化工艺上略有不同。
1.前清洗工艺待处理零件装炉前应通过清洗使零件表面清洁无油，目前采用的主要清洗方法主要有下列方式：高温蒸汽加清洗剂洗涤然后加高温蒸汽漂洗涤、自动清洗机清洗、汽油擦洗。
清洗的好坏将直接影响曲轴的处理质量和延长处理周期。
如果曲轴表面脏，处理后的曲轴表面附着很多碳黑，既影响产品外观又影响产品质量。
经改进清洗工艺后，处理质量大大提高。
据实际经验来看，表面清洁易形成连续的厚度较为均匀的化合物层，反之则不易形成连续和厚度均匀的化合物层。
而在气体软氮化时化合物层对硬度、耐磨及抗疲劳性能有较大贡献。
本文的第三种方式是在生产条件不具备时的变通方法，仅适用于小规模清洗。
2.预氧化工艺为保证零件性能的综合要求，在气体软氮化之前一般还需要进行预先热处理，气体软氮化的预热温度一般取400～490℃，保温1h左右，去除工件表面油污、油脂，并在表面形成一层氧化物，使（合金）氮化物缓慢形成，使深层更加均匀。
零件的氮化处理相关知识知识讲解
氮化处理又称为扩散渗氮。
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。
由於经本法处理的制品具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温，其应用范围逐渐扩大。
例如钻头、螺丝攻、挤压模、压铸模、鍜压机用鍜造模、螺桿、连桿、曲轴、吸气及排气活门及齿轮凸轮等均有使用。
一、氮化用钢简介传统的合金钢料中之铝、铬、钒及钼元素对渗氮甚有帮助。
这些元素在渗氮温度中，与初生态的氮原子接触时，就生成安定的氮化物。
尤其是钼元素，不仅作为生成氮化物元素，亦作为降低在渗氮温度时所发生的脆性。
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，如果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。
在含铬的铬钢而言，如果有足够的含量，亦可得到很好的效果。
但没有含合金的碳钢，因其生成的渗氮层很脆，容易剥落，不适合作为渗氮钢。
一般常用的渗氮钢有六种如下：（1）含铝元素的低合金钢（标准渗氮钢）（2）含铬元素的中碳低合金钢 SAE 4100，4300，5100，6100，8600，8700，9800系。
（3）热作模具钢（含约5％之铬） SAE H11 （SKD – 61）H12，H13（4）肥粒铁及麻田散铁系不锈钢SAE 400系（5）奥斯田铁系不锈钢 SAE 300系（6）析出硬化型不锈钢 17 - 4PH，17 – 7PH，A – 286等含铝的标准渗氮钢，在氮化后虽可得到很高的硬度及高耐磨的表层，但其硬化层亦很脆。
相反的，含铬的低合金钢硬度较低，但硬化层即比较有韧性，其表面亦有相当的耐磨性及耐束心性。
因此选用材料时，宜注意材料之特徵，充分利用其优点，俾符合零件之功能。
至於工具钢如H11（SKD61）D2（SKD –11），即有高表面硬度及高心部强度。
二、氮化处理技术：调质后的零件，在渗氮处理前须澈底清洗乾净，兹将包括清洗的渗氮工作程序分述如下：（1）渗氮前的零件表面清洗大部分零件，可以使用气体去油法去油后立刻渗氮。
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气体氮化的发展
气体氮化工艺在工业生产上应用以来，引起人们的重视，氮化层具有很高的耐磨性、耐腐蚀性及高的疲劳强度和红硬性，小的变形等优点。
但氮化的缺点：（1）需要特殊的氮化钢；（2）周期太长，几十个小时；（3）化合物层脆性太大。
气体氮碳共渗和盐浴氮碳共渗相比，不仅具备盐浴处理的一切好处（渗速快、处理时间短、工件变形小、化合物层厚度教薄韧性好），而且还能提供更多的优点：（1）可利用渗碳炉的剩余能力；（2）劳动强度小，过程易自动控制；（3）基本上消除了盐浴的“三废”处理问题。
气体氮碳共渗用于低合金结构钢和碳素钢其渗层硬度较低，渗层深度较浅，还难以满足用户需求。
多元快速氮化工艺是一种新的表面硬化技术。
它在渗氮（碳）同时，使工件表面渗入所添加的元素（如AL、Cr、T ｉ和V等），其实它是低温金属元素-氮-（碳）共渗。
多元快速氮化工艺可形成高硬度、低脆性（I级）和致密的渗层；渗速比气体氮碳共渗提高近90%。
本技术克服了气体渗氮周期长，脆性大必须采用氮化钢才能取得良好效果的缺点，并解
决了气体氮碳共渗后表面硬度不够高、渗层仍不够深的问题。
1. 气体氮碳共渗结果较常规气体加氧氮化好。
原因可
能是NH3与甲醇裂解气（CO、CH4）发生化学反应，形成HCN：
CO+NH3=HCN+H2O （1）
CH4+NH3=HCN+3H2（2）
在氮化过程中，渗入工件表面的氮：一来自于残余NH3；二来自于HCN。
甲醇裂解气相当于提高了气氛氮势。
甲醇裂解气的CO2在氮化过程中具有加氧氮化和加含碳物质氮化两种效果。
在氨分解气氛中加入少量CO2，可使气氛中的H2量有所减少，使气氛的氮更能迅速传递给工件。
碳渗入钢中可迅速达到饱和状态而析出超显微组织Fe3C。
Fe3C形成以后，可直接吸收氮原子形成碳氮化合物[Fe3（C，N）]，还可作为氮化物结晶核心，加速其生成过程。
可以认为：作为常规工艺气体氮碳共渗能取代加氧氮化。
2. 多元快速氮化处理较常规氮化较常规氮化表面维氏硬度有很大提高。
提高的原因是：
（1）多元快速氮化过程中，试样表层有大量的ALN形成。
ALN的显微硬度为HD500g=1225-1230，即ALN是很硬的质点，存在于试样表层的ALN对渗层表面起着弥散强化的作用，使试样
表面硬度提高。
ALN的存在，化合物层不易疏松，使表面硬度提高。
ALN的形成阻碍了碳的渗入，但加大了氮的渗入，使整个渗层的氮浓度均高于常规氮化后的氮浓度，氮浓度的提高导致硬度提高。
（2）多元快速氮化过程中工件表层渗入稀土，稀土的渗入，引起周围铁原子点阵的畸变，氮、碳间隙原子将优先在这些畸变区偏聚，形成原子气团，当浓度达到一定值后，将成为第二相（氮化物、碳化物、氮碳化合物）的形核中心，从而促进了第二相均匀形核和沉淀，使组织得到细化和明显改善。
3. 多元快速氮化处理较常规处理渗层深度明显增加。
渗速加快的原因可能为：
（1）试样表面多元渗添加剂的存在，使试样表面吸附能力增强，共渗的相界面反应速度加快。
未加入多元共渗添加剂，气氛的氮向试样表面传递，通过的相界面反应是：
NH3=[N]+3/2H2 （3）
HCN=[N]+[C]+1/2H2（4）
加入多元共渗添加剂，气氛的氮向试样表面传递
通过的相界面反应除上述两种以外还有：
AL+NH3=ALN+3/2H2（5）
AL+1/2N2=ALN （6）
加入多元共渗添加剂后，使氮向试样表面传递加快。
氮化初期，渗氮的控制因子是相界面反应，改善吸附，加快相界面反应速度，无疑是渗速加快。
（2）试样表层形成ALN微粒，对化合物的形核有利。
（3）ALN形核多位于位错缠结处。
ALN位于位错缠结处，位错对氮的钉扎作用减弱，氮向内扩散的阻碍减少。
（4）多元快速氮化的化合物层厚度较常规气体氮碳共渗的化合物层厚度薄。
化合物层厚度越薄，氮向内扩散越快，因为氮在ε相中的扩散系数是α-Fe中的1/40。
（5）多元化快速氮化相界面的氮浓度高，氮浓度梯度的增大，有利于氮的扩散。
（6）稀土元素可使渗剂活化，加速氨、醇断键分解出活[N]和[C]原子。
稀土元素与氢结合，使气氛中的氢分压降低。
从而减少了氢对渗氮的阻碍作用，使反应向提高渗氮的方向进行。
试验也发现，加入稀土后，相同工艺条件下，炉内气氛压力升高，说明稀土能加速炉内气体的反应。
（7）稀土元素具有4f壳层结构，电负性很低，使其具有特殊的化学活性而被工件表面吸附，尤其是吸附于钢表面的
微观晶体缺陷多。
稀土原子还对其周围的原子有较强的吸附能力，以形成由一个活性稀土原子与数个渗入的活性原子组成的“活性中心”，即一个活性稀土原子与数个渗入的活性原子组成的“活性中心”[12]，即一个活性稀土原子可以带动几个活性N、C原子被吸附。
当N、C原子向渗层扩散后，“活性中心”又吸附其他的活性N、C原子，维持新的平衡，使N、C原子不断地向钢中渗入。
（8）稀土元素的原子半径比铁分子约大50%，似乎是难以渗入钢中，然而稀土与典型非金属元素之间的极化作用，有可能导致其原子半径产生改变。
以La为例，其原子的金属共价半径值为 1.877Å,当极化为100%的离子态时,其半径为1.061Å；当离子化程度为60%时，半径减小为1.277Å,与铁原子共价半径1.210Å相近,这就使稀土元素可能渗入。
稀土元素渗入后，将优先占据晶界和晶内缺陷处并引起周围晶格畸变。
由于稀土元与周围原子的确交互作用，在稀土元素周围形成包含氮、碳的原子集团，并迅速达到饱和，导致表层浓度较高而内层较低，这种浓度梯度将有利于氮、碳原子不断向内层扩散。
稀土元素的渗入，使空位、位错数目增加，降低了氮、碳原子晶界扩散激活能，提高了氮、碳原子扩散系数。
（9）稀土的添加，也有利于AL的吸附及ALN的形成，ALN大量形成又促进氮的渗入。
稀土的渗入将使AL的扩散激活能降低，扩散系数提高。
多元快速氮化的组织性能特性
多元快速氮化后的化合物层致密无脆性
供氨量过大，被渗试样表层形成高氮ε相，氮倾向于呈自由态析出，导致在位错、晶界和孔穴处出现气态氮，分子态氮产生很大的应力，造成在ε相中的位错和晶界上产生气孔使化合物层疏松，使性能下降。
稀土及金属元素的渗入，与铁和氮（碳）相互作用，使铁氮（碳）化合物更稳定。
同时，稀土元素与氧、氢等杂质元素有较强的结合力，抑制了这些杂质元素促进组织疏松的有害作用，从而使渗层组织致密。