軟氮化熱處理是一種化學熱處理工藝，以下是詳細介紹：

一、定義與原理

軟氮化是一種在含有活性氮、碳原子的介質(zhì)中，在低于滲碳溫度下使工件表面同時滲入氮、碳原子，形成以氮化物為主的滲層的化學熱處理工藝。其目的是使工件表面獲得較高的硬度、耐磨性、抗咬合性和抗蝕性等性能，同時保持心部良好的韌性。

原理主要是通過在一定溫度下，含氮和碳的介質(zhì)分解出活性氮原子和碳原子。活性原子吸附在工件表面，然后向內(nèi)部擴散，形成一定深度的化合物層和擴散層。例如，在氣體軟氮化中，以氨氣和滲碳氣體（如丙烷等）的混合氣作為介質(zhì)，氨氣分解產(chǎn)生氮原子，滲碳氣體分解產(chǎn)生碳原子，它們共同向工件表面擴散。

二、工藝過程

前處理

清洗：對工件進行徹底清洗，去除表面的油污、鐵銹和其他雜質(zhì)。這是非常關(guān)鍵的步驟，因為如果表面有污垢，會影響氮、碳原子的吸附和擴散，導致滲層質(zhì)量不均勻?？梢圆捎糜袡C溶劑清洗、堿洗或酸洗等方法。

脫脂：通常使用化學脫脂劑，將工件浸泡在適當?shù)拿撝芤褐?，以確保表面無油脂殘留。

裝爐：將清洗干凈的工件裝入熱處理爐，注意工件的擺放要保證氣體能夠均勻地接觸工件表面，避免出現(xiàn)局部滲層過厚或過薄的情況。

加熱與滲氮、滲碳過程

升溫階段：將爐溫升高到軟氮化處理所需的溫度，一般在 500 - 600℃左右。升溫速度需要根據(jù)工件的材質(zhì)、形狀和尺寸等來確定，過快的升溫速度可能導致工件變形。

保溫階段：在設(shè)定溫度下保溫一段時間，時間長短取決于工件要求的滲層深度、材質(zhì)等因素。例如，對于一些要求滲層較深的模具鋼工件，保溫時間可能需要 3 - 5 小時；而對于滲層要求較淺的小型零件，保溫 1 - 2 小時即可。在保溫過程中，氮、碳原子不斷向工件內(nèi)部擴散，形成滲層。

氣體供應：在加熱和保溫過程中，持續(xù)向爐內(nèi)通入含有氮、碳的混合氣體。氣體的流量和成分比例也需要根據(jù)具體工藝要求嚴格控制。

冷卻階段

軟氮化處理完成后，需要進行冷卻。冷卻方式有多種，如隨爐冷卻、油冷或空冷等。冷卻速度會影響工件的最終性能，如采用油冷可能會使工件表面硬度略有提高，但同時也要考慮工件變形的可能性。

三、滲層組織與性能

滲層組織：軟氮化后的滲層主要由化合物層和擴散層組成?；衔飳油ǔＪ怯傻F（Fe?N、Fe?N 等）和碳氮化鐵（Fe?（C，N）等）等相組成，硬度較高。擴散層主要是氮、碳原子在基體中的固溶體，硬度逐漸向心部降低。

性能特點

高硬度和耐磨性：化合物層的高硬度使得工件表面具有良好的耐磨性，能夠有效抵抗摩擦和磨損，提高工件的使用壽命。例如，經(jīng)過軟氮化處理的模具，其耐磨性能比未經(jīng)處理的模具顯著提高，在沖壓或壓鑄過程中，模具表面的磨損量明顯減少。

良好的抗咬合性：在一些高速、重載的摩擦條件下，軟氮化處理后的工件表面不易發(fā)生咬合現(xiàn)象。這是因為滲層的存在降低了表面的摩擦系數(shù)，并且在摩擦過程中，滲層能夠承受一定的壓力和剪切力，防止金屬之間的直接接觸和粘連。

抗蝕性增強：滲層中的氮化物和碳化物可以在工件表面形成一層致密的保護膜，阻止外界介質(zhì)（如空氣、水和腐蝕性氣體等）對工件的腐蝕。例如，軟氮化處理后的一些機械零件在潮濕或有腐蝕性環(huán)境下的耐蝕時間明顯延長。

四、應用范圍

模具行業(yè)：各種沖壓模具、壓鑄模具、塑料模具等。軟氮化處理可以提高模具表面的硬度和耐磨性，減少模具在成型過程中的磨損和粘?，F(xiàn)象，從而提高模具的精度和使用壽命。

機械零件：如齒輪、軸類、螺栓等。對于齒輪，軟氮化可以提高齒面的硬度和抗膠合能力；對于軸類零件，能夠增強其耐磨性和抗蝕性，提高在復雜工況下的工作可靠性。

汽車零部件：像發(fā)動機的曲軸、凸輪軸等。這些零部件在高溫、高速、高負荷的工況下工作，軟氮化處理后的良好性能有助于提高汽車發(fā)動機的性能和可靠性，延長零部件的更換周期。