| 滲氮層質(zhì)量主要和溫度、時(shí)間、氰酸根濃度、工件表面狀態(tài)有關(guān)；滲氮層深度與溫度和時(shí)間有關(guān)，提高溫度或延長(zhǎng)時(shí)間都可以增加滲氮層深度。提高滲氮溫度雖然能夠加快滲氮速率，增加滲氮層深度，但同時(shí)白亮層厚度也會(huì)增加，氮化物粗化并聚集，疏松加重，鹽浴成分蒸發(fā)嚴(yán)重，使用壽命縮短，使工件耐磨性和滲層硬度下降。因此，通過(guò)提高溫度來(lái)增加滲氮層深度的途徑受到較大的限制。 在滲氮初期，延長(zhǎng)時(shí)間能夠使?jié)B氮層深度有顯著的增加，隨著滲氮過(guò)程的進(jìn)行，工件表面形成化合物層，其阻礙氮元素繼續(xù)向內(nèi)擴(kuò)散，從而使?jié)B氮速度減慢，此后再增加滲氮時(shí)間對(duì)增加滲氮層深度的效果逐漸不明顯。 相關(guān)文獻(xiàn)表明，在相同的化學(xué)熱處理?xiàng)l件下，稀土元素的添加可使化學(xué)熱處理過(guò)程明顯加快，其主要原因如下：①加速滲氮介質(zhì)的分解，增加活性氮原子濃度，迅速建立較高的氮?jiǎng)?；②稀土元素沉積在工件表面能潔凈和活化工件表面，降低活化能，增強(qiáng)工件表面的吸附過(guò)程；③稀土進(jìn)入工件表面使其周圍的點(diǎn)陣產(chǎn)生嚴(yán)重的畸變，增加了空位、位錯(cuò)等晶體缺陷，增加了氮元素滲入的快速通道。研究表明，稀土鑭對(duì)M50NiL鋼的滲氮具有良好的催滲作用，適量的鑭可以加快滲氮速度，而過(guò)量的鑭會(huì)阻礙滲氮過(guò)程。此外，在滲氮時(shí)添加鑭可以通過(guò)降低表面脆性來(lái)降低磨損率。有數(shù)據(jù)表明，添加千分之量級(jí)的鑭的滲氮試樣表現(xiàn)出最佳的耐磨性。 表面預(yù)氧化是指將滲氮件在空氣中加熱至一定溫度，并保溫一定時(shí)間，使表面形成一層致密的氧化物薄膜。預(yù)氧化工藝對(duì)于氣體滲氮具有良好的催滲作用。一般認(rèn)為預(yù)氧化工藝的催滲機(jī)理為：氧化膜在滲氮初期被還原生成具有很高化學(xué)活性的潔凈表面，氧原子的移除也產(chǎn)生了大量空位，使?jié)B劑的被吸附率和吸附量增加，從而使活性氮原子滲入過(guò)程加快。研究表明，預(yù)氧化對(duì)于離子滲氮同樣具有良好的催滲效果，并且，預(yù)氧化使?jié)B氮層中白亮層的均勻性得到明顯提高，脈狀組織得到較大改善。其研究表明，氧化層厚度對(duì)滲氮深度的作用呈現(xiàn)拋物線趨勢(shì)，隨預(yù)氧化的氧化層厚度的增加，試樣滲層深度先增加后減少，這一規(guī)律對(duì)氣體滲氮和QPQ處理也是一致的。所以QPQ處理過(guò)程中預(yù)熱工序是不可或缺的。 表面形變納米化是指采用機(jī)械加工方法在金屬材料表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變形，使金屬材料表面的晶粒尺寸細(xì)化至納米級(jí)的一種表面改性工藝方法。近年來(lái)，研究較多的材料表面納米化的方法是表面機(jī)械研磨處理和強(qiáng)力噴丸強(qiáng)化，此外還有激光沖擊、超聲冷鍛處理等將大功率超聲技術(shù)與滾壓、冷鍛等技術(shù)相結(jié)合的表面納米化工藝。將表面形變納米化技術(shù)作為滲氮工藝預(yù)處理， 能夠有效降低滲氮溫度，提高滲氮速率。采用表面機(jī)械研磨方法使38CrMoAl鋼表面形成納米結(jié)構(gòu)，隨后進(jìn)行滲氮，結(jié)果表明，表面機(jī)械研磨技術(shù)能夠顯著降低滲氮溫度，有利于降低滲氮工件的變形和能耗。用表面機(jī)械研磨的方法，使42CrMo鋼經(jīng)過(guò)表面納米化處理，然后進(jìn)行離子滲氮，結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)表面機(jī)械研磨處理的42CrMo鋼在低溫下的離子滲氮效果顯著提升，試樣表面硬度達(dá)到900HV0.05，而未經(jīng)處理的試樣滲氮后表面硬度為720HV0.05. 一般傳統(tǒng)噴丸不能實(shí)現(xiàn)表面納米化，能夠?qū)崿F(xiàn)表面納米化的技術(shù)有超聲噴丸、水射流噴丸、微粒噴丸、超精研磨等等。有學(xué)者研究了低碳鋼表面超聲噴丸預(yù)處理對(duì)氣體滲氮行為的影響，結(jié)果表明，超聲噴丸處理可以明顯提高滲氮速度。在相同的滲氮條件下，經(jīng)過(guò)相同滲氮時(shí)間后，相比未經(jīng)超聲噴丸處理的原始表面，超聲噴丸處理可以使化合物層的厚度成倍增加。此外，超聲噴丸處理可以降低氮?jiǎng)蓍T檻值，縮短出現(xiàn)滲氮物所需要的時(shí)間。 滲氮與其它工藝的復(fù)合處理具有廣闊的研究前景。激光淬火是以激光為熱源對(duì)材料表面進(jìn)行掃描處理，產(chǎn)生的熱效應(yīng)將表面金屬加熱至相變溫度以上，并隨后以較快的速度冷卻的表面技術(shù)，激光處理具有效率高，改性深度可控，應(yīng)力小等優(yōu)點(diǎn)，能夠改善滲氮深度不足帶來(lái)的問(wèn)題。對(duì)離子滲氮的30CrMnSiA鋼采用激光淬火處理，滲氮+激光淬火處理的改性層深度相比于單一滲氮或激光淬火后的試樣均有明顯的提高，滲氮樣品經(jīng)激光淬火后，表面的峰值硬度降低，但耐磨性增加，摩擦因素和磨損率降低。 QPQ工藝以其畸變小、生產(chǎn)工序時(shí)間短而具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在高速、重載、精密齒輪上具有廣闊的前景，但在某些特殊工況下存在滲氮層深度較淺，承載能力不足等問(wèn)題，進(jìn)一步增加滲氮層深度和提高心部硬度是需要突破的技術(shù)壁壘。隨著對(duì)表面改性工藝研究的不斷發(fā)展，在改進(jìn)滲氮工藝時(shí)，也應(yīng)注意將傳統(tǒng)技術(shù)與新型技術(shù)相結(jié)合。 | 
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