如果用碳钢进行渗氮，形成Fe 4N和Fe2N较不稳定。温度稍高，就容易聚集粗化，表面不可能得到更高的硬度，并且其心部也不能具有更高的强度和韧性.
为了在表面得到高硬度和高耐磨性，获得强而韧的心部组织，必须向钢中加入一方面能与氮形成稳定氮化物，还能强化心部的合金元素.如Al、Ti、V、W、Mo、Cr等，均能和氮形成稳定的化合物.其中Cr、W、Mo、V还可以改善钢的组织，提高钢的强度和韧性.
当前专门用于渗氮的钢种是38CrMoAlA，其中铝与氮有极大的亲和力，是形成氮化物提高渗氮层强度的主要合金元素.AlN很稳定，到约1000C的温度在钢中不发生溶解.由于铝的作用使钢具有良好的渗氮性能，此钢经过渗氮表面硬度高达1100--1200HV(相当67--72HRC).38CrMoAlA钢脱碳倾向严重，各道工序必须留有较大的加工余量. 
渗碳淬火热处理
1.退火操作方法
2.正火操作
3.淬火操作方法：将钢件加热到相变温度Ac3或Ac1以上，保温一段时间
6.时效操作方法：将钢件加热到80~200度，保温5~20小时或更长时间，随炉取出在空气中冷却。目的：1.稳定钢件淬火后的组织，减小存放或使用期间的变形；2.减轻淬火以及磨削加工后的内应力，稳定形状和尺寸。
7.冷处理操作方法：将淬火后的钢件，在低温介质（如干冰、液氮）中冷却到－60～－80度或更低，温度均匀一致后取出均温到室温。
8．火焰加热表面淬火操作方法：用氧－混合气体燃烧的火焰，喷射到钢件表面上，快速加热，当达到淬火温度后立即喷水冷却。
9．感应加热表面淬火操作方法：将钢件放入感应器中，使钢件表层产生感应电流，在极短的时间内加热到淬火温度，喷水冷却。
10．渗碳操作方法：将钢件放入渗碳介质中，加热至900～950度并保温，使钢件便面获得一定浓度和深度的渗碳层。
11．氮化操作方法：利用在5．．～600度时氨气分解出来的活性氮原子，使钢件表面被氮饱和，形成氮化层。
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1.退火
操作方法：将钢件加热到Ac3+30~50度或Ac1+30~50度或Ac1以下的温度（可以查阅有关资料）后，一般随炉温缓慢冷却。
目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能；2.细化晶粒，改善力学性能，为下一步工序做准备；3.消除冷、热加工所产生的内应力。
应用要点：1.适用于合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速钢的锻件、焊接件以及供应状态不合格的原材料；2.一般在毛坯状态进行退火。
2.正火
操作方法：将钢件加热到Ac3或Accm 以上30~50度，保温后以稍大于退火的冷却速度冷却。
应用要点：正火通常作为锻件、焊接件以及渗碳零件的预先热处理工序。对于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素结构钢及低合金钢件，也可作为Zui后热处理。对于一般中、高合金钢，空冷可导致完全或局部淬火，不能作为Zui后热处理工序。
3.淬火
操作方法：将钢件加热到相变温度Ac3或Ac1以上，内六角热处理，保温一段时间，在水、硝盐、油、或空气中快速冷却。
目的：淬火一般是为了得到高硬度的马氏体组织，有时对某些高合金钢（如不锈钢、耐磨钢）淬火时，则是为了得到单一均匀的奥氏体组织，以提高耐磨性和耐蚀性。
应用要点：1.一般用于含碳量大于百分之零点三的碳钢和合金钢；2.淬火能充分发挥钢的强度和耐磨性潜力，但会造成很大的内应力，降低钢的塑性和冲击韧度，故要进行回火以得到较好的综合力学性能。
4.回火
操作方法：将淬火后的钢件重新加热到Ac1以下某一温度，经保温后，于空气或油、热水、水中冷却。
目的：1.降低或消除淬火后的内应力，减少工件的变形和开裂；2.调整硬度，提高塑性和韧性，获得工作所要求的力学性能；3.稳定工件尺寸。
应用要点：1.保持钢在淬火后的高硬度和耐磨性时用低温回火；在保持一定韧度的条件下提高钢的弹性和屈服强度时用中温回火；以保持高的冲击韧度和塑性为主，又有足够的强度时用高温回火；2.一般钢尽量避免在230~280度、不锈钢在400~450度之间回火，因为这时会产生一次回火脆性。
5.调质
操作方法：淬火后高温回火称调质，即将钢件加热到比淬火时高10~20度的温度，保温后进行淬火，在400~720度的温度下进行回火。
目的：1.改善切削加工性能，提高加工表面光洁程度；2.减小淬火时的变形和开裂；3.获得良好的综合力学性能。
应用要点：1.适用于淬透性较高的合金结构钢、合金工具钢和高速钢；2.不仅可以作为各种较为重要结构的Zui后热处理，还可以作为某些紧密零件，弹垫热处理，如丝杠等的预先热处理，以减小变形。
6.时效
操作方法：将钢件加热到80~200度，保温5~20小时或更长时间，随炉取出在空气中冷却。
目的：1. 稳定钢件淬火后的组织，减小存放或使用期间的变形；2.减轻淬火以及磨削加工后的内应力，稳定形状和尺寸。
应用要点：1. 适用于经淬火后的各钢种；2.常用于要求形状不再发生变化的紧密工件，如紧密丝杠、测量工具、床身机箱等。
7.冷处理
操作方法：将淬火后的钢件，在低温介质（如干冰、液氮）中冷却到－60～－80度或更低，青岛热处理，温度均匀一致后取出均温到室温。
目的：1．使淬火钢件内的残余奥氏体全部或大部转换为马氏体，销钉热处理，从而提高钢件的硬度、强度、耐磨性和疲劳极限；2．稳定钢的组织 ，以稳定钢件的形状和尺寸。
应用要点：1．钢件淬火后应立即进行冷处理，再经低温回火，以消除低温冷却时的内应力；2．冷处理主要适用于合金钢制的紧密刀具、量具和紧密零件。
8．火焰加热表面淬火
操作方法：用氧－混合气体燃烧的火焰，喷射到钢件表面上，快速加热，当达到淬火温度后立即喷水冷却。
目的：提高钢件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，心部仍保持韧性状态。
应用要点：1．多用于中碳钢制件，一般淬透层深度为2～6mm；2．适用于单件或小批量生产的大型工件和需要局部淬火的工件。
11．氮化
操作方法：利用在5．．～600度时氨气分解出来的活性氮原子，使钢件表面被氮饱和，形成氮化层。
目的：提高钢件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度以及抗蚀能力。
应用要点：多用于含有铝、铬、钼等合金元素的中碳合金结构钢，以及碳钢和铸铁，一般氮化层深度为0．025～0．8mm．
12．氮碳共渗
操作方法：向钢件表面渗碳和渗氮。
目的：提高钢件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度以及抗蚀能力。
应用要点：1．多用于低碳钢、低合金结构钢以及工具钢制件，一般氮化层深0．02～3mm；2．氮化后还要淬火和低温回火。
（1）发黑安全不用电，用碱性高温发黑需用电。（2）提高工效：共需1-2小时。（3）发黑成本低，设备简单，操作方便；对发黑时间作了严格的控制。（4）工艺适应性强：解决了球墨铸铁不能发黑的难题。
一种轴承套圈倒角及挡边的发蓝防锈处理工艺。轴承套圈在热处理后经过除油脱脂，在水的混合溶液中进行变色处理，其配比为2-3∶1，其余加水；加水量以温度在135℃-145℃为合适；时间15-25分钟；取出套圈用清水冲洗后进行钝化处理，钝化处理用溶液作为填充液，其浓度为12%-18%；在室温下1-2分钟；经钝化处理并干燥后，放入105℃-120℃的机油或防锈油中1-3分钟，至气泡完全消失后取出，停放10-15分钟后检验。该工艺生成的氧化物薄膜性能稳定，在常温下可长期保护套圈倒角、挡边处不生锈，轴承的外观质量得到明显改善。
A3钢用碱性发黑好一些。
实际操作中，需要注意的是工件发黑前除锈和除油的质量，以及发黑后的钝化浸油。发黑质量的好坏往往因这些工序而变化。
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