真空气体氮化原理

气体氮化一般使用无水氨气（或氨+氢，或氨+氮）作为供氮介质。整个氮化过程可分三个阶段。

（1）氨的分解

氨是一种很不稳定的气体，在一定条件下易于分解。它的分解率随温度的升高而增加，在400~600℃温度范围内，它的自然分解率可趋向全部分解，其分解反应如下：

2NH3=====2[N]+6[H]

氨气中分解出的活性氮原子是新生态的氮原子，具有很大的化学活性，部分被工件表面吸收，然后从表面向内部扩散，剩余的[N]很快结合成分子态的N2与H2等一起从废气中排出，所以氨分解式实际上是：

2NH3======2[N]+6H=====3H2+N2

为了使氮化作用继续不断地进行下去，必须连续地输入氨气，不断地产生活性氮原子。

（2）钢件表面吸收氮原子

活性氮原子被钢件表面中吸收后，深入铁素体中形成含氮量较高的铁素体，过饱和后又形成氮化物。

（3）扩散

钢件表面吸收氮原子以后，在表面和里层存在着氮浓度梯度，促使氮原子从表面向里扩散，形成一定厚度的氮化层。

在氮化温度下，吸附层中的活性氮原子向金属晶格内部移动，留下的空隙又迅速地被吸附层的氮原子所填满，因而始终保持金属表面上有活性氮原子连续渗入。因此，扩散过程如下。

①向炉内不断输入含氮的气体；

氨分子向金属表面迁移;

氨分子被金属表面吸附;

氨分在相界面上不断分解，形成氮原子和氢原子;

吸收剩余的活性原子复合成分子，不断从炉内排出;

表面吸附的氮原子溶解于γ-Fe、α-Fe中。

②氮原子由金属表面向内中扩散，并产生一定的浓度梯度。

③当氮超过在α-Fe中的溶解度后，表层开始形成氮化物。

④氮化物沿金属表面的垂直方向和平行方向长大。

⑤表面依次形成γ相和ε相。

⑥氮化层不断增厚。

⑦氮从氮化物层向金属内部扩散。

影响以上基本过得的因素很多，如温度、时间、压力、介质成分（或氮势）以及零件钢材成分和组织等。气体氮化工艺就是要合理地控制这些影响因素，获得满意的氮化层。