钢材热处理之经氮化处理，软氮化和硬氮化的区别和作用是什么？
钢材热处理之经氮化处理，软氮化和硬氮化的区别和作用是什么？
随着现代工业的发展，金属材料在生产中越来越普遍，为了提高金属的物理和化学性能，金属热处理技术应运而生。其中，氮化热处理是常用的一种热处理方法，包括硬氮化和软氮化。那么硬氮化和软氮化的区别和作用是什么呢？
不锈钢的氮化
众所周知，对于不锈钢由于表面存在的稳定氧化膜问题，会阻止氮原子的渗入。不锈钢氮化的关键在于去除其钝化膜，钝化膜是不锈钢防锈和不能氮化的原因所在，所以要使不锈钢氮化，关键是去除表面的钝化膜。不锈钢氮化的目的在于提高其硬度，提高其耐磨性和抗侵蚀能力，在实施氮化前必须首先去除或活化氧化膜。传统的做法是：磷化、喷砂、酸洗或向炉内通入(添加)氯氟及硫磺系列的活化剂,去除或破坏保护膜使其表面活化,以有利于氮的渗入。然而,活化剂不仅对零件表面均有不同程度的损伤，而且对炉衬、加热元件和测试装置均有一定的伤害。
氮化处理工艺流程
真空干燥处理
将不锈钢制品放入真空干燥室中，在高温高真空条件下进行预处理。该过程主要是为了去除制品表面的水分和氧化物，以保证后续处理的效果。氮化处理
将预处理后的不锈钢制品放入氮化炉中，在一定温度下与氨气反应生成氮化层。根据不同要求可分为浅层氮化和深层氮化两种方式。浅层氨化可提高制品表面硬度和耐磨性;深层氮化则可提高整体强度和耐腐蚀性。冷却
将经过氮化处理后的不锈钢制品从炉内取出，进行自然冷却或水冷却。自然冷却时间较长，但能避免由于快速冷却导致的变形和裂纹;水冷却则能更快地降温，但容易引起变形和裂纹。后处理
将经过氮化处理和冷却的不锈钢制品进行后处理，包括磨光、清洗、防锈等。此过程有助于保证制品表面光滑度和整体质量。
软氮化
软氮化是通过向钢中渗入碳和氮的表面硬化方法使铁素体氮碳共渗。在气体介质中对工件同时渗入氮和碳，并以渗氮为主的化学热处理工艺成为气体软氮化。目前软氮化已广泛应用于模具、量具、高速钢刀具、曲轴、齿轮、气缸套等耐磨件的处理，但由于表层碳氮化合物层太薄，有0.01~0.02mm，不宜用于重载条件下。
在这种软氮化工艺中，碳和氮在渗入铁素体中的，这与碳氮共渗不同与氮化相似。包括液体法和气体法。保温时间13小时。所有这些工艺共同的有利结果是在450590℃（840~1095℉）间形成一个非常的单相ε碳氮化合物层——一种六方的铁、氮、碳三元化合物层。
硬氮化和软氮化的区别
硬氮化和软氮化是两种不同的氮化热处理方法，其区别主要表现在以下几个方面。
温度
硬氮化处理温度一般在500℃-570℃左右，而软氮化处理温度则较低，一般为400℃左右。时间
硬氮化处理时间比软氮化处理时间长，一般在20-60小时之间，而软氮化处理时间仅为1-5小时。气体
硬氮化处理时使用的气体主要是氨气和一定的氢气，而软氮化处理时则主要使用氨气和氮气混合气体。工艺
硬氮化是一种淬火温度较低的渗氮方法，常用于提高钢的硬度和耐磨性；而软氮化是一种在较低温度下进行的渗氮方法，主要用于提高钢的韧性和抗疲劳性。
硬氮化和软氮化的作用
硬氮化和软氮化在金属材料的热处理中都具有一定的作用，主要表现在以下几个方面。
提高硬度
硬氮化主要是利用氨气或氮气在钢的表层进行渗氮，从而形成一层硬度较高的氮化物层。硬氮化的主要应用场合是要求较高硬度和耐磨性的零部件，如模具、轴承、导向件等。提高韧性
软氮化的处理是在较低温度下进行，可以有效减少钢的渗碳和淬火带来的脆性，从而提高钢的韧性，同时不会明显改变钢的硬度。软氮化主要应用于需要同时有高强度和韧性的零部件，如弹簧、曲轴等。提高抗腐蚀性
硬氮化可以形成一层致密的氮化物层，从而可以有效提高材料的抗腐蚀性。特别是在高氯离子含量的环境中，硬氮化处理可以显著提高材料的抗腐蚀性能。提高耐疲劳性
软氮化能够提高钢的韧性和抗疲劳性，从而可以有效提高零部件的耐疲劳性能。加工机床、飞机发动机、汽车发动机等高负荷场合中经常使用软氮化处理来提高零部件的耐疲劳性能。
硬氮化和软氮化的适用范围
硬氮化和软氮化分别适用于不同的金属材料和工作条件。
适用材料
硬氮化主要适用于碳钢、合金钢、压铸铝合金和钛合金等金属材料。而软氮化主要适用于碳素钢、低合金钢和铸铁等金属材料。工作条件
硬氮化主要适用于要求较高硬度和耐磨性的零部件，如模具、轴承、导向件等。而软氮化主要适用于要求较高韧性和抗疲劳性的零部件，如弹簧、曲轴等。
硬氮化和软氮化的发展趋势
随着经济的全球化和技术的进步，硬氮化和软氮化已经成为金属材料热处理中必不可少的一种技术手段。未来，随着材料科学和工艺技术的发展，硬氮化和软氮化技术将会得到更广泛的应用和进一步的提升。
提高氮化层的质量和厚度
目前硬氮化和软氮化的关键技术是提高氮化层的质量和厚度，同时减少氮化层对钢的影响。已经有一些新兴的氮化热处理技术出现，如高温离子氮化、离子束氮化等，可以实现更高质量的氮化层和更深厚的氮化层。节能减排
目前硬氮化和软氮化的加工一般是采用氨气或氮气和一定的氢气，这些气体的使用会带来一定的环境污染和能源消耗。未来，随着新型的氮化热处理技术的出现，将会减少对环境的污染和能源的消耗。
不锈钢氮化技术及配套设施
为了可靠提升氮化质量和生产效率，降低生产成本，近年来，高性能智能化的氮化炉相继推出，并投入生产使用表现良好技术和经济效果。
东宇东庵热处理公司引进韩国技术，研发制造出适合各类工件的智能化的氮化炉设备，氮化工程按照要求设定温度及Kn值，通过将氮化炉与气氛控制系统的配套使用，实现了对热处理设备加工过程的精确化、自动化控制，PC全自动渗碳系统能够实现Kn、Kc、Ko的精确控制，运用于：不锈钢氮化处理，氮化处理，软氮化处理，氧化处理等热处理工艺，实现对氮化组织中的N%和C%的控制，以获得氮化组织和性能生产零件质量稳定可靠，其性能高于常规氮化质量，成本明显降低，表现优良的技术和经济效果。可以有效实现对氮势设定或可靠控制，获得不同工艺要求的氮化质量；配备了冷却机组，实现氮化完成后的快速降温，有效缩短工艺周期，并使表面能够得到较常规氮化更高的硬度；配备了高寿命氢探头，保证氮势的可靠调节或控制。