軟氮化和氮化的區(qū)別是什么？
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軟氮化和氮化（這里可以理解為硬氮化）主要有以下區(qū)別：
一、定義和原理
- 氮化（硬氮化）
- 氮化是在一定溫度下使活性氮原子滲入金屬表面，形成富氮硬化層的化學(xué)熱處理工藝。它主要是利用氨氣（NH?）等介質(zhì)在高溫下分解產(chǎn)生氮原子，氮原子被金屬表面吸附后向內(nèi)部擴(kuò)散，與金屬中的合金元素（如鋁、鉻、釩等）形成各種高硬度的氮化物，如 AlN、CrN、VN 等。這些氮化物在金屬表面彌散分布，使零件表面硬度顯著提高，一般可達(dá)到 900 - 1200HV。
- 例如，對(duì)于含鋁的氮化鋼，在氮化過程中，鋁原子與氮原子結(jié)合形成 AlN，這種化合物硬度很高，并且在高溫下也能保持較好的穩(wěn)定性，從而提高零件的耐磨性和熱穩(wěn)定性。
- 軟氮化
- 軟氮化是以滲氮為主，同時(shí)滲入少量碳原子的化學(xué)熱處理工藝。在含有活性氮、碳原子的介質(zhì)中進(jìn)行處理，除了氮原子形成氮化物外，還有少量碳原子的滲入，會(huì)產(chǎn)生一些碳化物。這些化合物共同作用使零件表面性能得到改善，它的硬度相對(duì)氮化（硬氮化）較低，通常在 500 - 900HV 之間。
- 以氣體軟氮化為例，在氨氣和吸熱式氣體的混合氣氛中，氨氣分解提供氮原子，吸熱式氣體提供碳原子，二者同時(shí)滲入金屬表面。
二、工藝參數(shù)
- 溫度
- 氮化（硬氮化）：溫度相對(duì)較低，一般在 480 - 530℃。這個(gè)溫度范圍有助于氮原子的擴(kuò)散和氮化物的形成，同時(shí)可以避免零件內(nèi)部組織發(fā)生較大變化。
- 軟氮化：溫度稍高，通常在 520 - 590℃。較高的溫度有利于碳原子和氮原子的同時(shí)滲入，并且可以使?jié)B層具有更好的韌性。
- 時(shí)間
- 氮化（硬氮化）：處理時(shí)間根據(jù)零件的要求和材料等因素而定，一般氮化時(shí)間較長(zhǎng)，例如一些高精度零件的氮化可能需要 10 - 50 小時(shí)，以獲得足夠深度和質(zhì)量的氮化層。
- 軟氮化：時(shí)間相對(duì)較短，一般在 1 - 6 小時(shí)之間。因?yàn)檐浀谳^高溫度下進(jìn)行，原子擴(kuò)散速度相對(duì)較快，所以能夠在較短時(shí)間內(nèi)形成滿足性能要求的滲層。
- 介質(zhì)
- 氣體軟氮化常用氨氣和吸熱式氣體（以天然氣或丙烷為原料制備）。
- 液體軟氮化主要利用鹽浴，鹽浴成分包含氰酸鹽、碳酸鹽等，氰酸鹽分解產(chǎn)生氮原子和碳原子。
- 固體軟氮化是將零件埋入含有供氮?jiǎng)ㄈ缒蛩兀┖突罨瘎┑墓腆w介質(zhì)中，供氮?jiǎng)┓纸馓峁┑印?/li>
- 氮化（硬氮化）：常用的介質(zhì)是氨氣（NH?）。氨氣在氮化爐內(nèi)高溫分解，其反應(yīng)式為，產(chǎn)生的氮原子用于氮化過程。
- 軟氮化：介質(zhì)種類更多。
三、滲層性能
- 硬度
- 氮化（硬氮化）：形成的氮化層硬度很高，能達(dá)到 900 - 1200HV，這使得零件表面具有優(yōu)異的耐磨性。這種高硬度主要是因?yàn)樾纬傻牡铮ㄈ?AlN、CrN 等）本身硬度很高，并且在氮化層中彌散分布，阻礙了位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)。
- 軟氮化：硬度相對(duì)較低，在 500 - 900HV 之間。不過軟氮化層的韌性比氮化（硬氮化）更好，在承受沖擊載荷或復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，軟氮化層不易發(fā)生剝落。
- 厚度
- 氮化（硬氮化）：氮化層較薄，一般在 0.01 - 0.06mm。這是因?yàn)榈^程中，氮原子擴(kuò)散速度相對(duì)較慢，在較低溫度下長(zhǎng)時(shí)間處理，滲層生長(zhǎng)速度有限。
- 軟氮化：滲層厚度可達(dá) 0.02 - 0.8mm。由于軟氮化溫度較高，并且有碳原子的協(xié)同滲入，使得原子擴(kuò)散速度加快，滲層能夠生長(zhǎng)得更厚。
- 韌性和脆性
- 氮化（硬氮化）：氮化層硬度高，但脆性相對(duì)較大。在受到較大的沖擊載荷或復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，氮化層可能會(huì)出現(xiàn)裂紋甚至剝落的情況。
- 軟氮化：軟氮化層的韌性較好，能夠承受一定程度的沖擊和變形。這是因?yàn)檐浀^程中形成的化合物和組織結(jié)構(gòu)使得滲層具有較好的柔韌性，在實(shí)際應(yīng)用中更適合用于一些需要承受一定沖擊或交變應(yīng)力的零件。
