用于汽车零部件等的气体氮化处理，是在Fe-N系共析转变点以下温度进行的处理，因不发生淬火，所以是热处理变形小的表面处理。经过气体氮化处理的零部件表面层由以γ＇相（Fe₄N）、ε相（Fe_2-3N）为主体的铁氮化物层（化合物层）和钢基体上固溶于母相的氮扩散层构成。而此类钢多为含铬钢,含铬低合金钢的扩散层中有合金氮化物析出，使扩散层进一步硬化。化合物层可提高零部件表面的耐磨性和耐蚀性，扩散层可提高零部件表面的抗疲劳性。

将气体氮化处理后的试样切断，制成氮化层断面观察面，对观察面进行机械研磨后，再用光学显微镜测定化合物层厚度，用维氏硬度试验机测定扩散层的硬度分布。

从各种气体氮化处理试样断面的光学显微镜组织照片可以观察到，表面生成的化合物层。因钢种和氮化条件的不同引起化合物层厚度差别在4-10μm之间。化合物层是在氮化时间内形成的。化合物层的最大厚度不到28μm。硬度测定的最表面位置是距试样表面0.05mm处。距试样表面20μm以内是化合物界面。

各钢种试样在距表面0.05mm处的代表性硬度（以下称为0.05mm硬度）不随氮化时间而发生变化，基本上是恒定值。此外，随氮化时间的延长，钢的硬化深度增加，并且硬度在钢材深度方向上的分布曲线形状发生变化。合金成分和氮化温度对扩散层硬化量绝对值和硬度分布曲线形状有很大影响。称之为0.05㎜代表性硬度.

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