近年来，在气体氮化、气体软氮化方面，运用氢传感器的处理气氛检测技能、运用核算状况图的猜测技能有了开展。操控氮化完成了氮化处理的自动化、安稳化和氮化气体的减量化。而且，经过对外表氮化合物层的挑选生成，进步了氮化处理钢材的力学功能。

  气体软氮化处理的钢种是软钢、碳素钢、低合金钢等钢种。图1（a）是气体软氮化处理钢种的金属安排的一个示例，图1（b）是气体软氮化处理钢种的硬度散布的一个示例。金属安排中，未被腐蚀液腐蚀的白色层是化合物层，其厚度是数微米至数十微米。化合物层的首要构成相是铁氮化合物的ε相（Fe2-3N）和γ相（Fe4N）。化合物层向内的部分是氮化物生成元素（Cr等）构成的微细合金氮化物的分散层。含有氮化物生成元素钢种的分散层的硬度很大。分散层硬化的机制是微细合金氮化物的分出强化。尽管碳素钢因固溶强化也发生硬化，但硬化程度不如合金钢。化合物层的硬度因合金成分的不同而不同，碳素钢化合物层的硬度约为500HV，合金钢化合物层的硬度约为800HV。

  假如碳素钢氮化处理后冷却速度缓慢，固溶的氮在冷却进程中会以氮化物的形状分出，引起氮化处理部件的疲惫极限下降。合金钢中有合金元素的氮化物分出，所以，合金钢氮化处理部件的功能不受冷却速度和温度的影响。薄而硬的化合物层与分散层的组合，进步了氮化处理部件的耐磨耗性、抗热粘结性、耐疲惫性和耐蚀性。

  可接连测定氢浓度的氢传感器能对气体软氮化的处理气氛来操控。运用氢传感器的处理气氛操控办理体系，以及炉内加热带与非加热带的温度差引起的热对流，将炉气导入设置在炉壁外的热传导传感器，所以，不需求输气配管，使体系结构更简略。此外，将炉内的氢分压与参照气体的氢分压的差压作为电动势的固体电解质氢传感器也现已实用化于处理气氛操控。运用固体电解质氢传感器的处理气氛操控办理体系的传感器安装在处理炉的加热带，所以，对处理气氛的操控更活络。

  氮势KN=（PNH3/PH21.5），是氮化效果强度的参数。运用KN，可从Lehrer图获悉某温度下的安稳氮化相。图2（a）是运用软件Themo-Calc做出的Lehrer图。从图中可知，高温高KN下的安稳氮化相是成分规模很大的ε相。γ相是低温低KN下的安稳氮化相，γ相的成分规模狭隘，在5.88%N邻近。核算KN，需求有炉内的氢分压（PH2）和氨分压（PNH3）。但许多处理气氛体系依据导入炉内的各种气体流量比、气体成分和炉内氢分压测定值进行核算推定得出氨分压。这个核算是假定在炉内元素构成比不变和正确记载炉内各气体之间的反响的条件下进行的。所以，处理工件搬送时的外界搅扰和惰性气体吹扫引起炉内元素构成比发生显着的改变时，氨分压的核算推定成果会有差错，对此应予留意。

  软氮化处理运用增加了含碳的气体，所以，炉气具有渗碳效果。渗碳效果的巨细用碳势KCW、KCB表明。KCW是用水性气体反响基准界说的碳势（KCW = PH2 ·PCO /PCO2）。KCB是用布德瓦（ブ—ドワ）反响基准界说的碳势（KCB = PCO2 /PCO2）。KCM 、KCB、KN的核算办法相同，当氢分压确认后，KCM 、KCB、KN就确认了。但实践上有外部混入的氧化性气体影响，所以选用对炉内氢分压和氧化性气体成分进行测定，对炉气成分进行批改的办法。

  依据KN、KCM（或KCB）和温度，可推定气体软氮化处理材的安稳相。图2（b）是运用软件Themo-Calc做出的Fe-N-C系560℃等温势图。该图的特征是，ε相具有很宽的安稳相区。如将碳势加上，ε相的安稳相区向低KN侧扩展。反之，高碳势侧不存在γ相。高碳势侧有θ相和渗碳体的安稳区。进步可吸热改变气体在氮化气氛中的比率，在氮化处理工件外表生成薄的渗碳体层，这是高碳势效果的成果。气体软氮化气氛的KCW是：运用可吸热改变气体时是0.5-3、运用二氧化碳时是0.05-0.5。气体软氮化气氛时多为2-5。

  运用EBSD的电子束衍射，可以断定电子束照耀部位的晶体结构。一般，将EBSD装备在SEM上运用。氮化处理发生的相中，γ相（Fe4N）的Fe原子装备是FCC结构，ε相（Fe2-3N）的Fe原子装备是HCP结构，母相α相（铁素体）的Fe原子装备是BCC结构。这些相的晶体结构不同，所以，可运用EBSD进行晶体结构解析后，对各相进行辨别。

  在相同条件下（560℃、KN=3.5）进行气体软氮化的各钢种的EBSD测定的相散布如图3（a）。气体软氮化SPCC钢从外表起依次为ε相、γ相、α相。ε相与母相α相之间有薄层的γ相。Du等人用解析和数值核算求出的纯铁氮化和软氮化的化合物层的生长进程，与上述的气体软氮化SPCC钢的相构成附近。气体软氮化S35C钢的外表是ε相，母相与化合物层的界面上是ε相和γ相的混合相。此外，也有ε相与α相邻接的部位。气体软氮化SCM435钢的化合物层绝大多数都是单相ε相，γ相呈零星散布状况。

  上述的在相同氮化条件下，钢种不同，其化合物层的相结构不同的现象在低KN下，更为明显。图3（b）是低KN条件下（560℃、KN=1.0）气体软氮化的图3（a）钢种的EBSD测定的相散布图。SPCC化合物层是单相γ相，与Fe-N系势图所示成果相同。但化合物层的厚度约为KN=3.5时的1/2。原因是，KN=1.0时，γ相的成分规模狭隘，γ相的生长速度迟于ε相。此外，气体软氮化的S35C与SCM435的化合物层的相结构有很大不同。S35C化合物层的相结构主相是γ相，而SCM435的化合物层的相结构主相是ε相。由此可知，上述气体软氮化钢化合物层的ε相安稳性由高到低的次序是：SCM435、S35C、SPCC。这种不同不仅是因为氮向化合物层进入和分散的不同，还有碳向化合物层进入和分散的差异。

  梅原等人指出，氮化处理中，碳素钢化合物层相构成随时刻的改变是钢外表脱碳和碳从母材向化合物层供应，引起化学势梯度改变的成果。KN=3.5气体软氮化的S35C的母材中的碳进入化合物层，使ε相安稳化，所以在母材与化合物层的界面上存在ε相。KN10气体软氮化时，化合物层外表的脱碳多于母材向化合物层的碳供应，所以，化合物层的主相是γ相。S35C和SCM435的母材碳浓度根本相同，所以，SCM435的化合物层的相结构受合金元素的影响较大。浅田等人对气体软氮化Fe-Cr-0.2C合金的研究报告阐明，Cr含量升高，化合物层与母材界面处的ε相增多。由此可以以为，SCM435的母材向化合物层供应碳时，合金成分会以某种机制影响碳的供应速度和ε相的安稳性。

  即便在相同条件下对钢进行气体软氮化处理，因为碳含量和合金元素增加的不同，不同钢种的化合物层的相结构不同。气体软氮化的可挑选的处理条件十分广泛，取得的力学功能也是多种多样。此外，氮化处理的一大特点是能耗少。选用氮化处理关于完成可持续开展十分有利。