为了缩短氮化周期,并使氮化工艺不受钢种的限制,近年来在原氮化工艺基础上发展了软氮化和离子氮化两种新氮化工艺。软氮化实质上是以渗氮为主的低温氮碳共渗,钢的氮原子渗入的同时,还有少量的碳原子渗入,处理的结果与一般气体氮化相比,渗层硬度较氮化低,脆性较小,故称为软氮化。
软氮化方法有:气体软氮化、液体软氮化及固体软氮化3大类。国内生产中应用最广泛的是气体软氮化。气体软氮化是在含有活性氮、碳原子的气氛中进行低温氮、碳共渗,常用的共渗介质有尿素、甲酰胺、氨气和三乙醇胺,它们在软氮化温度下发生热分解反应,产生活性氮、碳原子。 活性氮、碳原子被工件表面吸收,通过扩散渗入工件表层,从而获得以氮为主的氮碳共渗层。气体软氮化温度常在560~570 ℃,因为该温度下氮化层硬度值最高。氮化时间常为2~3 h,因为超过3 h,随时间延长,氮化层深度增加很慢。软氮化层组织:钢经软氮化后,表面最外层可获得几微米至几十微米的白亮层,由 ε相、γ`相和含氮的渗碳体Fe3( C, N)所组成,次层为扩散层,主要由 γ`相和 ε相组成。软氮化具有以下特点:
( 1)处理温度低,时间短,工件变形小;
( 2)不受钢种限制,碳钢、低合金钢、工模具钢、不锈钢、铸铁及铁基粉未冶金材料均可进行处理;
( 3)工件经软氮化后的表面硬度与氮化工艺及材料有关;
( 4)能显著地提高工件的疲劳强度、耐磨性和耐腐蚀性,在干摩擦条件下还具有抗擦伤和抗咬合等性能;
( 5)由于不存在脆性 ξ相,故氮化层硬而具有一定的韧性,不容易剥落。
软氮化巳广泛应用于模具、量具、刀具(如:高速钢刀具)等、曲轴、齿轮、气缸套、机械结构件等耐磨工件的处理。
