氮化炉使金属更耐用，但它可能不是最后的加工步骤。什么是氮化炉？氮化炉是一种用于硬化金属（通常是钢或铁）的化学过程。通常对用于高温应用的耐热钢和用来制造工具的钢做处理，尽管钛和铝也能够直接进行氮化炉。氮化炉工艺产生的氮化炉合金形成了一层有很高的耐磨性。

  氮化炉是一种热化学过程。有几种不同的渗氮方法，包括气体渗氮、盐浴渗氮和等离子渗氮。在所有这一些状况下，钢的外壳或外层都被加热到 450-600 摄氏度，同时氮扩散到基材中。这会产生氮化炉物或氮合金。氮本身的含量低于 6%，以保证生成 g-氮化炉物或 Fe4N，这是一种会损害零件性能的脆性合金。在更高的水平上，会形成 e-氮化炉物。e-氮化炉物或 Fe3N 类似，可以与 g-氮化炉物混合。该过程可能会添加其他矿物质，以在钢或铁的基材中产生额外的、坚固的合金。例如，它们能与钼和铬合金化。这通过淬火提高了它们的适用性。铝和钒可作为氮化炉剂被包括在内。渗氮深度范围为 0.1 至 0.7 毫米。氮化炉时间从几小时到一百小时不等。

  渗氮不同于传统的渗碳等表面硬化方法。钢保持在与引入氮气相同的高温下。在冷却过程中没有转变阶段。相反，当基材冷却时，渗碳会导致相变。钢的碳含量吸收碳，化学成分从奥氏体转变为马氏体。由于其高硬度，马氏体具有更高的耐磨性。氮碳共渗与渗氮工艺类似。渗氮和氮碳共渗的最大不同之处在于后者迫使碳进入金属表层。此外，只能对钢等铁合金进行氮碳共渗。请注意，氮化炉钢通常具有一定的碳含量——通常在 0.02% 到 0.45% 之间，但碳钢也能够直接进行氮化炉。进行氮碳共渗的原因与渗氮的原因相同，例如用于齿轮或金属导轨的表面硬化钢。然而，氮碳共渗比渗氮快得多。长时间的氮碳共渗过程需要长达六个小时。氮碳共渗和渗氮之间的另一个区别是氮碳共渗发生在更高的温度下，通常在 970 摄氏度左右。

  渗氮的最大好处之一是它最大限度地减少了渗碳和淬火这两种最流行的热处理工艺过程中发生的变形。这会产生更光滑的表面，由此减少对热处理后加工或精工艺流程的需求。然而，氮化炉并不能消除进一步加工的需要。较旧的氮化炉工艺会产生需要去除的白色 g-氮化炉物 (Fe4N) 层，尽管一些较新的氮化炉工艺可以有效的预防这种劣质钢合金的形成。下面是扩散区或衬底，其中晶界因氮化炉物的形成而改变。在此之下保持不变的核心材料。在显微镜下研究时，这些界限是显而易见的。硬化材料具备降低的磨损风险。它具有更强的抗回火能力，在高温下仍能保持坚固。这就是氮化炉钢被用于、挤压模具、压铸工具、塑料模具工具和锻造模具的原因之一。氮化炉增加了金属的疲劳强度，或材料在不断裂的情况下能承受的应力。这极大地增加了工具的预期寿命。氮化炉金属比其他热处理材料具备更好的尺寸稳定性。氮化炉材料也具有较低的疲劳缺口敏感性。可以对挖空的金属件进行氮化炉处理。这为零件的挖空区域提供了更好的机械支撑。它还降低了由弹性变形引起的开裂风险，而渗氮零件也不太可能首先变形。

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