不锈钢渗氮的目的是提高表面硬度、耐磨性和抗疲劳性能。各种类型的不锈钢原则上都可进行渗氮处理。


 将工件放在含有活性氮的气氛中,在一定的温度和压力下使氨原子渗入工件表面并向内扩散,在工件表面一定深度形成具有较高硬度的氮化层,这个工艺过程叫渗氮。


 氮化层的组织,可根据铁-氮平衡图来确定。见图7-1。从图可见,随铁中的含氮量不同,铁与氮可形成α、y、γ'、ε、ξ相。


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 α相是含氮铁素体,在渗氮初期形成,α相在室温含氮量只有0.004%,在590℃时最大含氨量为0.11%.渗氮开始阶段,表层的x未被氮所饱和,随着氨的不断渗人,使α达到饱和的含氨量。氮继续向工件内部扩散,a达到氮的过饱和状态。


 γ相是含氮奥氏体,只存在于共析温度(约591℃)以上,硬度约为160HV,在共析温度,含氮量约为2.35%,最大含氨量可达到2.89%(约650℃).γ相在共析分解时的产物为a +γ 。


 γ' 相是一种固溶体(Fe4N),是在渗氮过程中,当α相处于氨的过饱和状态时发生的转变产物,硬度大于550HV。γ' 相脆性不大。


 ε相是近于Fe3N和Fe2N之间的一种固溶体,有的称为Fe3N。ε相是在渗氨时,当γ相达到氮的过饱和状态时形成的。ε相脆性稍大,硬度约为260HV。


 ξ相是Fe2N固溶体,其含氮量比ε相更高,脆性更大。在显微镜下不易与ε相区分,所以,也有将其归于ε相的。


 在不锈钢渗氮组织中,除Fe4N、Fe3N、Fe2N外,还存在合金氮化物。


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表7-1是常见不锈钢中可能存在的氮化物及其结构和基本特性