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　　2、气体硬氮化2.1、原理气体硬氮化，即气体氮化，是指在一定温度下，氮原子在一定介质中渗入钢表面的一种化学热处理工艺。为了与气体软氮化相区别，也叫气体硬氮化。气体渗氮时，工件放在炉内，NH3气体直接输送到500 ~ 560℃的渗氮炉内。当温度高于480℃时，NH3气体发生如下热分解:2nh3 → 2 [n]+3H2分解的氮原子大部分生成N2气体，小部分活性氮原子被工件表面吸附后扩散到工件内部。一段时间后，在工件表面获得一定深度的氮化物层。渗氮层包括外化合物层(又称白亮层)和相邻的扩散层 (也叫暗层)。白亮层对穿着起着决定性的作用。气体渗氮后，其组织主要是ε相和γ′相，处理不当容易产生ξ相，应尽量避免。ε相和γ′相硬度高，化合物层(白亮层)组织致密，耐磨性好。ε相电极电位高，耐蚀性好；因此，提高了工件的耐磨性和耐腐蚀性。在基体中，铁和合金元素(钼、钒、铬等。)与氮有很强的亲和力，与氮原子形成许多合金氮化物，显著提高氮化层的硬度。并且形成的各种氮化物的比容大于铁的比容。渗氮后，材料表面形成较大的残余压应力， 可抵消合肥h13圆钢无外拉应力。这样，钢的高周疲劳抗力显著提高。2.2.渗氮规律气体渗氮的主要工艺参数是渗氮温度、渗氮时间和氨分解率，对渗氮速度、渗氮层深度、渗氮层硬度、耐磨性、耐蚀性和韧性影响较大。在渗氮时间和氨分解速率相同的情况下，随着温度的升高，渗氮层增厚，渗氮弥散度降低。当温度升高到580℃以上时，表面硬度降低。当渗氮温度降低时，氮原子的扩散速度减慢，渗层变浅， 表面硬度更高，脆性更大。渗氮温度一般控制在520-540℃。氨气的分解率根据温度不同一般控制在20%-60%的范围内，一般在40%左右。氨气分解率大于60%，会降低氮化层的硬度和耐磨性；当大于70%时，氮化物层的深度将急剧下降。渗氮保温时间取决于渗氮温度和渗氮层的深度要求。保温时间越长，渗氮层越深，但渗氮层的硬度会降低。

　　3、气体软氮化3.1、原理气体软氮化，即气体氮碳共渗，是指以气体氮化为主，渗碳为辅的低温氮碳共渗。常用的介质是50%氨+50%吸热气体(硝石法)；通入氨气时滴加35%-50%的氨气+50%-60%的放热气体(硝基法)和乙醇或甲酰胺。在软氮化中，由于碳原子在ε相中的高溶解度，软氮化的表层是碳氮化合物，具有良好的韧性和耐磨性。气体软氮化过程中，由于碳原子的溶解度极低，很快达到饱和，析出许多超微渗碳体颗粒。这些渗碳体颗粒作为氮化物结晶的核心，促进了氮化物的形成。当表面层中的氮浓度达到一定水平时，形成ε相， ε相具有很高的碳溶解能力，这反过来可以加速碳的溶解。气体软氮化后，其显微组织由ε相、γ′相和含氮渗碳体Fe3(C，n)组成。碳会降低氮的扩散速率，所以热应力和组织应力比硬氮化大，渗碳层更薄。但同时，由于软氮化层中没有ξ相，氮化层的韧性比硬氮化后的好。3.2.工艺参数气体软氮化的主要工艺参数是氮化温度、氮化时间和氮化气氛。气体软氮化的温度通常为560-570℃，因为在此温度下氮化层的硬度更高。渗氮时间通常为3-4小时，因为在共渗的2-3小时内化合物层的硬度达到更高。随着时间的延长， 氮化物层的深度缓慢增加。渗氮气氛由氨气的分解速率和渗碳剂的滴加速度决定。

　　4.比较分析4.1。测试内容取自同一批次H13。模具钢共有4块，其中2块用气体硬氮化，另外2块用气体软氮化。气体硬氮化的氮化工艺为:氮化温度530±10℃，氮化时间15小时，氨分解率25%-30%。样品编号为1-2。气体软氮化采用氨和甲酰胺作为共渗介质，氮化工艺为:氮化温度为570±10℃，保温期间氨的分解率控制在25%-30%，甲酰胺滴加量为70-80滴/分钟，保温时间为3-4小时；净化期的氨图1显示了获得的样品的氮化层的硬度梯度的比较。可以看出四个样品的表面硬度和硬度梯度曲线相似， 显示H13。模具钢气体硬氮化和气体软氮化的硬度差别不大。表层硬度达到1000-1200HV，可以满足铝型材热挤压的需要。气体软氮化的硬度曲线并不陡峭，这可能是渗氮层的测量深度不够的原因。图2-5是渗氮后样品1-4的白亮层的金相显微照片。可以发现，四个样品的白亮层厚度差异很小。图2

　　胡明娟，潘建生，热处理技术，高等教育出版社，2009-01。

　　吴，铝型材加工实用技术手册，中南大学出版社，2006。

　　蔡美良丁慧琳孟虎龙新编辑模具钢金相热处理，机械工业出版社，2001-05。

　　楼方，H13钢表面处理技术，金属热处理，2002，27 (6): 28-30 .

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　　苏州东锜公司的主要钢种有:热作。模具钢H13(SKD61，1.2344)，H13-S(FDAC)，38CrMoAl(SACM645)等。冷加工模具钢D2(1.2379)，SKD11，Cr12MoV，O1(SKS3，1.2510)，DC53，S7等。高速工具钢M2(SKH51，1.3343)，M35(SKH55，1.3243)，塑料模具9Cr18Mo(440C)，4Cr13等。广泛应用于汽车、船舶、电器、电子通讯、医疗机械等领域，已成为工业企业的必备材料。

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