软氮化处理 专用HD谐波减速机SHG-40-160-2UH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。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。

软氮化处理 专用HD谐波减速机SHG-40-160-2UH在工件表面同时深入氮、碳元素，且以渗氮为主的工艺方法， 就是在 Fe-N 系的共析温度以下530 ~ 570 ℃，进行氮碳共渗的过程，俗称软氮化。其共渗机理与渗氮相似，随着处理时间的延长，表面氮浓度不断的增加，发生反应扩散，形成白亮层及扩散层。氮碳共渗使用的介质必须能在工艺温度下分解出活性 N、C 原子。软氮化的过程与其他化学热处理如渗碳和氮化法一样，可分为三个阶段 :

(1)软氮化介质的分解，产生活性碳原子和活性氮原子。

(2)分解出来的活性碳、氮原子被钢铁表层吸收，并且达到饱和状态。

(3)钢的表面层饱和的氮向内层深处扩散。已经发展提出并且已经实现的软氮化的方法有很多 :

(1)氰盐盐浴的化学反应

使用氰化盐为主要原料，通入空气或者氧气，氧化成一定浓度的氰酸盐进行软氮化反应 :2NaCHO + O2→ 2NaCNO2NaCNO+O2→ Na2CO3+CO+2[N]其中 CO 继续分解 :2CO → [C] + CO2

(2)尿素 + 碳酸盐软氮化的化学反应 :2(NH2)2CO+Na2CO3→ 2NaCHO+2NH3+CO2+H2O2NH3→ 2N+3H22CO → [C] + CO2

(3)吸热型气氛 + 氨的化学反应 :2NH3→ 2N+3H22CO → [C] + CO2国外用吸热式的气氛比较多。

(4)甲酰胺热分解的化学反应 :甲酰胺在 400 ~ 700 ℃温度范围内，按下列反应进行 :HCONH2→ NH3+COHCONH2→ H2O + HCN2NH3→ 2N+3H22HCN → 2[N] + H2+ 2[C]2CO → C+CO2

(5)尿素热分解的化学反应 :将尿素加热到熔点 127 ℃时，即分解，在不同的温度范围，其分解的产物也不同。在 500 ℃以上的炉膛内，尿素热分解反应比较完全，其反应 :CO(NH2)2→ CO+2H2+2[N]2CO → CO2+ [C]

综合上诉所有的反应式来看，尽管使用的软氮化介质不同，反应的结果都产生活性碳原子和活性氮原子，从而达到软氮化的目的。

在欲达到相同渗层深度的情况下，普通软氮化需要9 h，稀土软氮化只需6 h，稀土可以提高软氮化渗速30%~ 35%，显示出优异的催渗作用;稀土提高了渗速，增加了成弥散分布的氮碳化合物的数量，加之稀土的固溶强化作用，可使渗层的硬度显著提高。稀土的催渗作用可以归纳为3个方面:

1)稀土能使钢表面的氧化铁还原,从而活化钢表面。

2)稀土元素具有特殊的4f电子壳层结构,且电负性较小,因而具有很高的化学活性,对氢有极强的亲和力,对氮的亲和力则较弱,可促进氮氢键和碳氢键的断裂而生成活性氮、碳原子。

3)稀土元素的原子半径约是铁原子半径的1.5倍,由于稀土元素与非金属之间的极化作用,导致其原子半径变为与铁原子半径相似,这使稀土元素的渗入变为可能。渗入钢表面的稀土元素将优先占据晶界位置和晶内缺陷处,使钢表层产生畸变区,降低体系的能量,加快氮、碳原子的扩散。

多元共渗是2种或2种以上的元素在同一道工序中渗入金属或合金表面,目的是为了获得比单元渗更好的综合性能。软氮化由于析出的碳化物为氮原子的渗入提供了"异质形核"的条件,有利于氮原子的吸附,因此加快了氮化速度。多元共渗在材料表面形成多种化合物,能起到弥散强化的作用,有些元素能够使晶格发生畸变,提供更多的扩散通道,加快渗氮速度,使材料表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性得到较大的提高。