含氮多元共渗件的组织和性能优化

1.氧氮共渗

氧氮共渗层的组织分为三个区域：表面氧化膜、次表层氧化区和渗氮区。表面氧化膜与次表层氧化区厚度相近，一般为2～4μm。前者为吸附性氧化膜，后者是渗入性氧化层（在光学显微镜下能发现碳化物在该区中的存在），二者的分界面就是工件的原始表面。共渗后从表到里的组织依次是Fe₃O₄、Fe₂～3N、M_xN_y、Fe₄N。氧氮共渗后形成的多孔Fe₃O₄层具有良好的减摩性能、散热性能、抗黏着性能及耐蚀性，且表面呈蓝黑色，十分美观。

2.硫氮共渗

（1）共渗层组织 钢铁件硫氮共渗后最表层是很薄的FeS₂层，内侧是连续的Fe_1-xS层（介质中硫含量较低时，无FeS₂出现），在硫化物层之下是硫化物与氮化物共存层，接着是渗氮层。

（2）耐磨与减摩性能 W18Cr4V钢试样在Amsler磨损试验机上的试验结果见表7-35。45钢硫氮共渗与其他处理工艺的摩擦磨损性能对比见表7-36。

表7-35 W18Cr4V钢试样在Amsler磨损试验机上的试验结果

表7-36 45钢硫氮共渗与其他处理工艺的摩擦磨损性能对比

（3）抗咬合性能 经不同工艺处理45钢和3Cr2W8钢试样的抗咬合性能对比见表7-37。

表7-37 经不同工艺处理45钢和3Cr2W8钢试样的抗咬合性能对比

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3.硫氮碳共渗

（1）共渗层组织 工件经硫氮碳共渗处理后，最表层由2～3μm左右的富集FeS、Fe_2～3（N，C）、M_xN_y、Fe₄N及Fe₃O₄组成，以下是氮的扩散层。

（2）共渗层性能 硫氮硫共渗层的抗咬合及减摩性能主要取决于化合物区的组织结构；而共渗层的接触疲劳强度，还需充分考虑共渗层的深度及硬度梯度。

Fe₂～3N及Fe₃O₄相在碱、盐、工业大气中具有一定的耐蚀性，因此，工件经硫氮碳共渗，尤其是共渗后再进行氧化处理，在非酸性介质中耐蚀性很好。

1）渗层的硬度及耐磨性。硫氮碳共渗层的深度与表面硬度见表7-30。图7-30所示为45硫氮碳共渗层的耐磨性。由图7-30可见，研磨前硫氮碳共渗层由于表面有软层FeS的存在，耐磨性不如氮碳共渗层，但研磨后，磨损量相差不大。

2）抗咬合性及疲劳强度 表7-38列出了部分材料硫氮碳共渗层的抗咬合性及疲劳强度。

图7-30 45硫氮碳共渗层的耐磨性

1—淬火+回火 2—盐浴硫氮碳共渗 3—气体氮碳共渗

表7-38 部分材料硫氮碳共渗层的抗咬合性及疲劳强度