渗碳、渗氮、碳氮共渗有什么特点区别，怎么选择

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1.渗碳

目的： 向低碳钢或低碳合金钢零件的表面层渗入碳原子，提高表面的含碳量。

原理： 将零件置于富碳介质（气体如丙烷/天然气、固体如木炭+碳酸盐、液体如熔融氰盐）中，加热到奥氏体化温度以上（通常 900-950°C）。碳原子在高温下分解并扩散进入钢的表面。

后续处理： 渗碳后，零件需要进行淬火处理，使高碳的表面层转变为高硬度的马氏体组织，而低碳的心部保持强韧性。

特点：

①可获得较深的硬化层（通常0.5mm – 2mm甚至更深）。

②表面硬度高（HRC 58-65）。

③主要用于承受较大接触应力和磨损的零件，如齿轮、轴、凸轮、销轴等。

④处理温度高，零件变形相对较大。

⑤材料要求：必须是低碳钢或低碳合金钢（含碳量一般低于0.25%）。

2.渗氮

目的： 向零件（通常是含Cr、Mo、V、Al等合金元素的特殊钢，如38CrMoAlA，或某些不锈钢、工具钢）的表面层渗入氮原子，形成高硬度的氮化物。

原理： 将零件置于含氮介质（最常用的是氨气）中，加热到铁素体或奥氏体状态下的相对低温（通常 500-580°C）。氨气分解产生活性氮原子，扩散进入钢的表面，与合金元素形成细小、弥散分布的硬质氮化物（如AlN, CrN, VN, MoN）。

后续处理： 不需要淬火。渗氮过程本身就在较低温度下形成了高硬度的化合物层和扩散层。

特点：

①可获得极高的表面硬度（HV 1000-1200甚至更高，相当于HRC 68以上）。

②硬化层较浅（通常0.1mm – 0.6mm）。

③处理温度低，零件变形极小，适用于精密件。

④表面形成的化合物层具有优异的耐磨性、抗咬合性和一定的耐腐蚀性。

⑤显著提高疲劳强度。

⑥主要用于要求高硬度、高耐磨、高疲劳强度且变形要求严格的精密零件，如精密齿轮、曲轴、凸轮轴、模具、量具、缸套等。

材料要求：需要含有强氮化物形成元素（Al, Cr, Mo, V等）的专用渗氮钢效果最佳。

3.碳氮共渗

目的： 同时向零件表面层渗入碳原子和氮原子。

原理：

中温气体碳氮共渗： 最常用。在含有渗碳气体（如天然气、丙烷）和渗氮气体（氨气）的混合气氛中，加热到略低于渗碳的温度（通常 820-880°C）。碳和氮原子同时渗入钢的表面奥氏体中。后续需要淬火。

低温碳氮共渗： 有时也称为软氮化或氮碳共渗。在含碳氮的盐浴或气氛中，在渗氮温度范围（500-580°C）进行。主要形成以氮为主的化合物层（ε相），并伴随少量碳的渗入。不需要淬火（或仅需快冷）。

特点：

相比渗碳：处理温度较低，零件变形较小，淬透性更好（氮的作用），耐磨性更好，具有更好的抗回火软化能力。

相比渗氮：处理时间相对较短（尤其指中温共渗），可以获得比渗氮稍深的硬化层（中温共渗可达0.2-0.8mm），对材料要求不像渗氮那么严格（普通渗碳钢也可进行）。

结合了渗碳和渗氮的部分优点：

中温碳氮共渗后需淬火。

表面硬度介于渗碳和渗氮之间（HRC 58-63）。

应用广泛，适用于承受中等载荷、要求较高耐磨性和一定抗疲劳性能，且对变形有一定要求的零件，如汽车、拖拉机上的齿轮、轴类零件等。