軟氮化是一種表面熱處理工藝，主要通過(guò)向鋼件或鑄鐵表面滲入氮（N）元素（常伴隨少量碳（C）），在表層形成高硬度的氮化物層，從而提高零件的耐磨性、抗咬合性和疲勞強(qiáng)度，同時(shí)保持心部的良好韌性。因其滲層硬度相對(duì)較低（通常為HV 400-600）、變形小，故稱為“軟氮化”。
一、核心原理
軟氮化的本質(zhì)是氮碳共滲（部分場(chǎng)景也稱為“氮化”）。在低溫（通常500-580℃）下，活性氮原子（來(lái)自含氮介質(zhì)）滲入工件表層，與鐵（Fe）結(jié)合生成氮化物（如Fe?N、Fe?N），同時(shí)碳原子也會(huì)參與反應(yīng)，形成少量碳氮化合物（如Fe?(C、N)）。這些化合物硬度高、耐磨性好，且滲層與基體結(jié)合牢固二、關(guān)鍵特點(diǎn)
- 1.低溫短時(shí)：處理溫度低（遠(yuǎn)低于淬火溫度），一般500-580℃，保溫時(shí)間短（0.5-6小時(shí)），工件變形小（通?！?.05mm），適合精密零件。
- 2.滲層薄而均勻：表層厚度通常0.01-0.3mm（依工藝調(diào)整），但硬度梯度平緩，與基體過(guò)渡自然，不易剝落。
- 3.綜合性能優(yōu)：表層高硬度（HV 400-600）、耐磨、抗膠合；心部保持原基體的強(qiáng)韌性（需預(yù)先調(diào)質(zhì)處理），適合承受沖擊載荷的零件。
三、常用材料
軟氮化適用于中碳鋼（如35、45鋼）、低合金鋼（如20Cr、40Cr）、工具鋼（如T10A）及灰鑄鐵、球墨鑄鐵等。其中，低碳合金鋼（如20Cr）因滲氮能力強(qiáng)，效果最佳。
四、工藝分類與介質(zhì)
根據(jù)滲氮介質(zhì)不同，軟氮化主要分為以下幾類：
1. 液體軟氮化（鹽浴法）
- ?介質(zhì)：含氰根（CN?）的熔融鹽?。ㄈ缜杌c+氯化鉀+碳酸鈉），通過(guò)加熱分解產(chǎn)生活性氮、碳原子。
- ?優(yōu)點(diǎn)：溫度均勻、滲速快（0.5-3小時(shí)可達(dá)0.05-0.2mm滲層）、設(shè)備簡(jiǎn)單。
- ?缺點(diǎn)：鹽浴含氰化物，需環(huán)保處理；滲層可能含少量氰化物殘留（需清洗）。
2. 氣體軟氮化
- ?介質(zhì)：氨氣（NH?）為主，可添加碳?xì)浠衔铮ㄈ缂淄?、丙烷）增加碳含量?/span>
- ?原理：NH?在高溫下分解為N?和H?，活性N原子滲入表層；碳?xì)浠衔锾峁〤原子，形成碳氮化合物。
- ?優(yōu)點(diǎn)：無(wú)氰化物污染，適合大規(guī)模生產(chǎn)；滲層可控性強(qiáng)。
- ?缺點(diǎn)：滲速較慢（需2-6小時(shí)），需精確控制氣體比例。
3. 離子軟氮化（輝光離子氮化）
- ?原理：在真空爐中通入氨氣，通過(guò)高壓電場(chǎng)產(chǎn)生輝光放電，離子轟擊工件表面，加速氮原子滲入。
- ?優(yōu)點(diǎn)：溫度更低（400-550℃）、變形極小、滲層質(zhì)量高（無(wú)氧化色）。
- ?缺點(diǎn)：設(shè)備成本高，適合小批量精密零件。
五、滲層組織與性能
- ?表層（0.005-0.02mm）：以高硬度的ε-Fe?N（ε相）為主，硬度最高（HV 600-800），但脆性較大。
- ?亞表層（0.02-0.1mm）：γ'-Fe?N（γ'相）為主，硬度稍低（HV 400-600），韌性較好，是主要承載區(qū)。
- ?整體效果：表層耐磨性較滲碳淬火高5-10倍，抗咬合性（抗膠合）優(yōu)異，疲勞強(qiáng)度提升30%-50%。
六、應(yīng)用場(chǎng)景
軟氮化廣泛用于需要表面耐磨、抗疲勞，同時(shí)整體韌性要求高的零件，例如：
- ?齒輪：汽車、機(jī)床齒輪（替代部分滲碳淬火，減少變形）；
- ?軸類：精密機(jī)床主軸、液壓油缸活塞桿；
- ?模具：塑料模、沖壓模（改善脫模性能，延長(zhǎng)壽命）；
- ?軸承：滾動(dòng)軸承滾道、滾子（提高耐磨性）；
- ?耐磨件：閥門(mén)密封面、滑塊、導(dǎo)軌等。
七、與硬氮化的區(qū)別
傳統(tǒng)“硬氮化”（如氣體氮化）通常指單一滲氮（無(wú)碳參與），溫度500-550℃，滲層以Fe?N為主，硬度更高（HV 700-1000），但滲速慢（需20-100小時(shí)）、變形大。而軟氮化因含碳，滲層硬度稍低但更韌，且滲速快、變形小，更適合精密零件。
總結(jié)
軟氮化是一種“以氮為主、兼顧碳”的表面強(qiáng)化技術(shù)，憑借低溫、短時(shí)、低變形的優(yōu)勢(shì)，在汽車、機(jī)械、模具等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，尤其適合對(duì)表面耐磨性和尺寸精度要求高的零件。
