渗氮，亦称氮化，是指在一定温度下、在含氮的介质中使氮原子渗入工.件表层的化学热处理工艺。

工件氮化后具有极高的表面硬度和耐磨性，高的疲劳强度和高的耐蚀性，同时还具有抗咬合、抗擦伤的能力。由于渗氮具有温度低、工件畸变小的特点，在机械工业中得到比较广泛的应用。一些重要的精密工件，如机床主轴、精密丝杆、内燃机曲轴、汽车缸套等都采用渗氮处理，现在渗氮处理已逐渐在汽车齿轮、工模具等工件上得到越来越广泛的应用。

气体渗氮的主要缺点是生产周期长，采用离子渗氮、低压脉冲渗氮或采用以渗氮为主的气体氮碳共渗、离子氮碳共渗等，均可缩短生产周期。

根据工艺目的不同，可把渗氮分为强化渗氮和抗蚀渗氮两类。根据使用介质的不同，渗氮可分为气体、液体和固体渗氮，气体渗氮应用广。

根据渗氨工艺和设备的不同，渗氮又可分为气体渗氮、离子渗氮和低压脉冲渗氮等。

一、气体渗氮基本过程

钢铁材料的渗氮过程和渗碳等其他化学热处理过程样,包括气氛的形成、吸附、分解、吸收和扩散五个基本过程。或者说包括渗剂中的反应、渗剂中的扩散、相界面反应、被渗元素在钢铁中的扩散及扩散过程中氮化物的形成。

渗剂中的反应主要指渗剂分解出活性氮原子的过程,该物质通过渗剂中的扩散，输送至钢表面，参与界面反应，在界面反应中产生的活性氮原子被钢表面吸收,继而向内部扩散。

使用较多的渗氮介质是氨气，在渗氮温度时，氨是亚稳定的，它发生如下分解反应:

2NH3=3H2+2[N]

当活性氮原子遇到铁原子时则发生如下反应

Fe+[N]=Fe(N)

4Fe+[N]=一Fe4N

(2~3 )Fe+[N]、一Fe2~3N

2Fe+[N]=Fe2N

氨气中分解出的部分活性氮原子[N]被工件表面吸收,剩余的很快结合成分子态的N,，和H等一起从废气中排出。

钢表面吸收的活性氮原子，溶解在α-Fe中组成固溶体，饱和后形成氮化物。

随着表面含氮量的提高，α固溶体中形成自表面至心部的氮的浓度梯度，氮原子不断地向内层扩散，逐渐形成渗氮层。

渗氮层的形成过程还可用图3-1来描述。

渗氮过程可以概述为图3-1所示的几个基本过程:向炉内不断输人氨气;氨分子向金属表面迁移;氨分子被吸附在金属表面;氨分子在相界面上不断分解，形成氮原子和氢原子;活性原子复合成分子，经相界面反应的扩散层界，不断从炉内排出;表面吸附的氮原子溶解于α-Fe中;氨原子由金属表面向内部扩散，并产生相应的浓度梯度;当超过在α-Fe中的溶解度后，在表层开始形成氮化物;氮化物沿金属表面的垂直方向和平行方向长大;表面依次形成y'相ϵ相;氮化物层不断增厚;氮从氮化物层向金属内部扩散。

在氮化过程中还有氢的渗入，这将会导致氮化层脆性增加，但是氨化后缓冷时大部分氢可以逸出，因而影响不大。

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