胡永奎   周玉萍

      我在外工作多年，在工作中经常会遇到客户送来的产品需要氮化处理。但当我们问到是氮化或软氮化时，他们就不知到了。因为他们都是机械设计方面的技术人员，对热处理知识了解的不是太多。所以，我们就得耐心的给他们讲解氮化和软氮化的区别和性能，包括生产成本等等。所以，有必要将氮化和软氮化的工艺特点及主要应用范围进行了整理，供机械设计方面的工程技术人员在产品设计过程中参考。

   一、     硬氮化和软氮化方法、特点及主要应用范围。

    二、     国家标准对软氮化和硬氮化工艺方面的要求：

1、                       GB/T18177-2000《钢的气体渗氮》(硬氮化)根据不同的渗层有多种工艺供选择。

2、                    ⑴JB/T4155-1999《气体氮碳共渗》(软氮化)一般只有一个工艺范围供选择,常用的共渗温度为540-570℃，保温2-4H，处理过程要注意炉温波动及渗剂的加入量；工件进炉后，排气速度宜快，升温速度要控制，必要时可采取预热措施。

     ⑵对表面色泽有要求的工件，在升温阶段及共渗后冷却过程中，必须在渗氮气氛或其它保护气氛中进行。

三、     检测方面：

1、                    GB/T18177-2000《钢的气体渗氮》中检验方法中规定：

     ⑴裂纹、开裂等可用肉眼判别，也可采用磁粉或渗透探伤等方法鉴别。

     ⑵表面硬度检验：根据产品要求以及渗层深度采用不同的负荷。

     ⑶渗层脆性检验：共5级，一般零件1-3级合格，重要零件1-2级合格。

     ⑷渗氮层疏松检验：共5级，一般零件1-3级合格，重要零件1-2级合格。

     ⑸渗氮扩散层中氮化物检验：共5级，一般零件1-3级合格，重要零件1-2级合格。

2、                    JB/T4155-1999《气体氮碳共渗》(软氮化)中检验方法中规定：

  ⑴表面硬度及渗层深度见下表

气体氮碳共渗后的表面硬度和渗层深度

⑵化合物疏松层是其必检项目。共5级，一般零件1-3级合格，重要零件1-2级合格。

四、     软氮化和硬氮化之间的比较：

1、                    渗层组织：软氮化后的渗层组织与气体氮化相似，由化合物层和扩散层组成。但由于软氮化表面层中没有ξ相，即渗层中的化合物层不是Fe₂N，而是含有一定量碳的Fe₃N，这种化合物的脆性较小，故一般软氮化的化合物层韧性较好(这也是标准中不检验脆性的原因)。所以，渗层脆性较小。次层是含氮的扩散层。合金钢渗层中还有合金氮化物，其性质较稳定，但渗层较碳钢浅。

2、                    软氮化后的表面硬度与气体氮化相接近。对碳钢来说，可获得较高的表面硬度。

3、                    耐磨性：软氮化能显著提高零件的耐磨性，为不仅由于氮化物本身具有高的硬度和耐磨性，而且软氮化使表面摩擦系数大幅度下降。软氮化渗层还具有良好的抗咬合能力。

4、                    软氮化可以大大提高零件的疲劳强度，这是由于固溶强化与表层压应力的作用。一般可提高60-80%，低合金钢可提高30-50%，铸铁提高20-60%。

5、                    由于活性碳原子的存在对氮化起着催渗作用，从而使软氮化速度比气体氮化大为提高，但软氮化在1-3小时内增加最快，超过6小时渗层深度增加极微。表面硬度也在2-3小时内出现最大值。所以软氮化时间一般采用2-3小时。

6、                    一般软氮化都采用快冷的方式冷却(一般油冷)，而且快冷和缓慢冷却对于碳钢及低合金钢来说，两者都要相差10HRC左右。所以，软氮化快冷较好，但变形大。

7、                    气体软氮化的不足之处是渗层较薄，硬度梯度比较陡，不宜在重载条件下工作。但对一些不承受大载荷不需要抗疲劳、耐磨、抗咬合的零件，软氮化的效果十分显著。