如何控制离子渗氮层的组织？

离子渗氮最重要的特点之一是可以通过控制渗N气氛的组成、气压、电参数、温度等因素来控制表面表面氮化层的结构和扩散层组织，从而满足零件的服役条件对性能的要求。

在离子渗氮化合物中常遇到的氮化物相有两种：γˊ-Fe4N相和ε-Fe2-3N相。离子氮碳共渗还可能出现Fe3C相。影响化合物层中γˊ和ε相含量的因素。

1.钢材成分和组织的影响。随着钢中含碳量的增加，氮化物层中ε相也随之增多。同时，随着形成氮化物的合金元素如铬、铝、钛、钼的存在，降低了氮在钢中的扩散速度，提高了化合物层中的氮浓度。

2.渗氮保温时间的影响。在最初形成的氮化物层中具有最多的是ε相。随着保温时间延长，ε相减少，γˊ相多，从而使ε相的相对含量急剧减少，而后下降趋势变缓。经长时间渗氮后ε相可能逐渐消失。

3.渗氮温度的影响

每种材料都存在一个温度临界值，ε相和γˊ相含量都会随氮化温度的升高先增大再减小，直到化合物层消失。

4.气压的影响

气压的影响实际上是通过气氛中氮离子浓度、溅射及凝附强度而起作用的。

5.渗N气氛的影响

离子渗N气氛中氮和碳的含量是影响化合物层相结构的最重要因素。

随着含氮量的增加，ε相含量增多，此外白层厚度也随之增加，这是因为气氛中含氮量增加，渗氮表面的氮浓度相应升高的结果。材料直接用氨气渗氮时，化合物层中的ε相含量相当多，用热分解氨则大大减小。

离子渗N气氛中添加含碳气体将抑制γˊ相形成，而得到以ε相为主或ε单相结构的化合物层。含碳量超过临界值时，开始出现Fe3C，化合物层由ε和Fe3C两相组成。含碳量继续增加，Fe3C量增多，ε相逐渐减少直到完全消失。此时表层仅由薄薄的Fe3C构成。

氧对离子渗氮化合物层的影响：少量氧气使化合物层中ε相的含量有所增多，硬度也有明显提高。可是含氧太多时，试样表面氧化，氧化膜将阻碍氮原子渗入，表面氮浓度降低，化合层中ε相含量、厚度和硬度都下降。

影响离子渗氮氮化层结构和组织的因素很多，只有熟悉了解理论及足够的实验验证，才能更好的控制氮化层中不同组织的含量。

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