气体渗氮工艺介绍

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。热处理工程师介绍，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。

一、等温渗氮法（一般渗氮法）

等温渗氮温度一般为500～510℃，保温时间48～100h，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。

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℃出炉。

一般可冷至450℃以下快冷。

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。

二、两段渗氮

两段渗氮为先在510℃渗氮，再升高至530～540℃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30～50HV。

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。

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、三段渗氮

三段渗氮为510℃渗氮，再升温至550～560℃渗氮，然后降至520～530℃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。

内容及作用

a．一段在渗氮温度低，氮分解率低的情况下，使z外层氮浓度达到饱和。

b．二段升高温度，增加了氨分解率和氮原子向内部的扩散速度。

c．三段继续渗氮，使表面层氮浓度达到z佳浓度而不使表面硬度过低。

特点及应用

渗氮时间短，渗层深，但工艺过程较复杂，不易控制。渗氮温度允许偏差值为±10℃，渗氮时间一般由随炉试样测得渗层深度决定。渗氮前预备热处理多采用调质处理，一般件允许采用正火处理。