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什么是软氮化？它与气体氮化相比有哪些特点？

软氮化是在Fe-C-N三元共析温度以下（530～570℃）对工件表面进行碳氮共渗的一种化学处理工艺。它以渗氮为主，同时也渗入少量的碳原子。这种处理能大幅度提高钢件的疲劳强度、耐磨件、抗擦伤和抗咬合能力以及耐腐蚀性。

与气体氮化相比，软氮化具有以下特点。

（1）软氮化处理的工艺时间短，一般为1～4h，而气体氮化这几十小时。这是由于软氮化时，钢的表面首先被碳饱和，工形成极其细小的碳化物，以这种碳化物为媒介促进氮的渗入。当低温ε相形成后，又给低温条件下固溶更多的碳创造了条件。所以在软氮化过程中，渗碳和氮化是相互促进的，从而使渗速加快，工艺时间大大缩短。

（2）在软氮化化合物层的ε相中，除含有氮以外，还含有少量的面（一般可达0.2%）。含央的ε相除了具有高的硬度、耐磨、耐腐蚀和抗疲劳性能外，还有一定的韧性，因而软氮化所形成的白亮层一般脆性较小。

（3）气体氮化（指抗磨氮化）只适用于特殊的氮化钢，而软氮化不受被处理材料的限制，可广泛用于碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、不锈钢、铸铁、粉末冶金材料等。

272软氮化渗层形成的机理及组织特点如何？

（1）机理

软氮化与其它化学热处理一产，也由分解、吸收、扩散三个基本过程所组成。在软氮化过程中，渗剂不断发生分解，产生出活性氮原子，这此活性原子被吸附到工件表面并扩散渗入到钢中。

软氮化温度一般为570℃左右，因为Fe-N-C三元状态图中的三元共析点为565℃，在这一温度下，γ-Fe对氮具有最大的溶解度，正是由于央在α-Fe中的溶解度远比氮γ-Fe中的溶解度小，所以钢的表面首先被碳饱和，形成许多超显微的碳化物，以这种碳化物为媒介，促进了氮化物的形记叙氮的渗入，使渗层组织由表及里依欠为ε相化合物层及扩散层。ε相能溶解较多的碳，最高可达3.8%，它的形成又给碳原子的渗入创造了条件，因此在软氮化过程中，氮化和渗面是相互促进的。随着时间的延长，氮、碳原子就会同时向工件内中扩散。由于碳在α-Fe中的溶解度很小，浓度楷度小，扩散层很少，因而渗层的形成实际上主要通过氮的扩散来形成一定深度的含氮扩散层。

（3）组织特点

面钢软氮化后的组织由白亮的化合物层（10～20μm）和暗黑色的扩散层（0.1~1.0mm）组成。化合物层主要是ε相（Fe₃～₃N）和γ’相（Fe₄N），在光学显微镜下通过分辨不出来，只能见到一层“白亮层”。合金钢软氮化后，表面也是得到由ε相和γ’相组成的白亮化合物层。

化合物的外缘有时有一多孔疏松层，疏松层的硬度明显降低，在气体软氮化温度偏高、时间过长和气氛活性太强（如催渗气体软氮化）条件下，疏松层较为明显；在正常情况下，疏松层不明显，一般表面均为结婚致密的白亮化合物层。

软氮化后急冷，碳钢的扩散层主要是含氮过饱和的α固溶体，由于碳钢气体软氮化后扩散层硬度不高，扩散层中过饱和的氮，乃是提高碳钢疲劳强度的重要在素。对于含有Cr、Mo、V、Al、Ti等元素的合金钢，除白亮化合物层中存在着合金元素的氮化物外，在扩散怪还有许多呈弥散分布的合金氮化物（如ALN、CrN、VN、MoN、TiN等）存在。它们起弥散硬化作用，能显著提高白亮化合物层和扩散层的硬度；但同时也阻碍氮原子的扩散，从而降低了氮化速度。如果共渗处理后缓慢冷却，α固溶体中将有针状γ’相析出，生产中常据此确定扩散层的深度。

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