刘斌，顾剑锋

(1.上海交通大学 材料科学与工程学院，上海 200240；2. 人本集团技术中心，上海 201411)

通常轴承保持架的软氮化主要有气体氮化法、盐浴氮化法以及离子氮化法等，而目前轴承行业使用最普遍的是气体氮化法。该方法通常是将零件置于密封的井式炉或者箱式炉中加热至550～580 ℃并保温适当的时间，使用的软氮化气氛一般为氨气和其他含碳气氛的混合气。低碳钢零件软氮化的方法有多种，各种方法的工艺参数也不尽相同，比如氮化温度、气氛流量和表面碳氮浓度等等。尽管其工艺多种多样，但是目前保持架软氮化工艺所得到的表面层组织几乎均由ε相及γ′相双相结构组成。然而，在心部位置往往出现沿晶及穿晶针状γ′相氮化物，它会显著增大化合物层及基体的脆性[1]。而且这种现象在保持架软氮化工艺中普遍存在，经常出现因保持架断裂导致的严重质量事故。因此，研究低碳钢软氮化针状氮化物的形成以及如何使表面出现更少，甚至不出现针状γ′相氮化物是业界亟待解决的课题。

1 气体软氮化原理及组织

保持架气体软氮化处理通常是在NH3和CO2气氛下进行的。在一定的温度下发生如下气相反应[2]

(1)

(2)

(3)

上述分解所产生的活性氮(N)和碳(C)原子被吸附在钢的表面，并向内部扩散，随着碳、氮原子浓度分布的不同，在钢的表面形成不同结构的含氮化合物及扩散层。因此，要使软氮化能够持续进行，需不断地提供一定浓度的NH3和CO2，并在钢的表面不断地进行上述分解反应。……