如果用碳鋼進行滲氮,形成Fe 4N和Fe 2N較不穩(wěn)定。溫度稍高,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強度和韌性.

為了在表面得到高硬度和高耐磨性,同時獲得強而韌的心部組織,必須向鋼中加入一方面能與氮形成穩(wěn)定氮化物,另外還能強化心部的合金元素.如Al、Ti、V、W、Mo、Cr等,均能和氮形成穩(wěn)定的化合物.其中Cr、W、Mo、V還可以改善鋼的組織,提高鋼的強度和韌性.

當(dāng)前專門用于滲氮的鋼種是38CrMoAlA,其中鋁與氮有極大的親和力,是形成氮化物提高滲氮層強度的主要合金元素.AlN很穩(wěn)定,到約1000C的溫度在鋼中不發(fā)生溶解.由于鋁的作用使鋼具有良好的滲氮性能,此鋼經(jīng)過滲氮表面硬度高達1100--1200HV(相當(dāng)67--72HRC).38CrMoAlA鋼脫碳傾向嚴重,各道工序必須留有較大的加工余量.

生產(chǎn)的程控深冷處理設(shè)備可以在深冷加工過程中，金屬中大量殘余奧體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，特別是過飽和的亞穩(wěn)定馬氏體在從-196℃至室溫的過程中會降低過飽和度，析出彌散、尺寸僅為20～60A并與基體保持共格關(guān)系的超微細碳化物，可以使馬氏體晶格畸變減少，微觀應(yīng)力降低，而細小彌散的碳化物在材料塑性變形時可以阻礙位錯運動，從而強化基體組織。同時由于超微細碳化物顆粒析出后均勻分布在馬氏體基體上，減弱了晶界脆化作用，而基體組織的細化既減弱了雜質(zhì)元素在晶界的偏聚程度，又發(fā)揮了晶界強化作用，從而改善了工模具的性能，使硬度、抗沖擊韌性和耐磨性都顯著提高。一般比較重要的零件才會采用深冷工藝，比如精密量具，精密軸承等。

氮化熱處理

滲氮爐的排除空氣

將被處理零件置于滲氮爐中，并將爐蓋密封后即可加熱，但加熱至150℃以前須作爐內(nèi)排除空氣工作。

排除爐內(nèi)的主要功用是防止氨氣分解時與空氣接觸而發(fā)生性氣體，及防止被處理物及支架的表面氧化。其所使用的氣體即有氨氣及氮氣二種。

排除爐內(nèi)空氣的要領(lǐng)如下：

①被處理零件裝妥后將爐蓋封好，開始通無水氨氣，其流量盡量可能多。

②將加熱爐之自動溫度控制設(shè)定在150℃并開始加熱（注意爐溫不能高于150℃）。

③爐中之空氣排除至10%以下，或排出之氣體含90%以上之NH3時，再將爐溫升高至滲氮溫度。

氮化處理氨的分解率

滲氮是鋪及其他合金元素與初生態(tài)的氮接觸而進行，但初生態(tài)氮的產(chǎn)生，即因氨氣與加熱中的鋼料接觸時鋼料本身成為觸媒而促進氨之分解。

雖然在各種分解率的氨氣下，皆可滲氮，但一般皆采用15～30%的分解率，并按滲氮所需厚度至少保持4～10小時，處理溫度即保持在520℃左右。