鋼的氮化是向鋼的表面層滲入氮原子以提高表層的硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度及耐蝕性的化學(xué)熱處理工藝，也稱為滲氮。
1）氣體氮化
這種方法是向井式爐中通入氨氣，利用氨氣受熱分解來(lái)提供活性氮原子，反應(yīng)如下：
2NH3?。剑剑?H2+ 2［N］
由于氨的分解在200℃以上開(kāi)始，鐵素體對(duì)氮有一定的溶解能力，所以氮化溫度不高，不超過(guò)鋼的A1溫度（550～570℃）。因此，氮化件的變形很小，比滲碳及表面淬火的變形小得多。
應(yīng)用最廣泛的氮化用鋼是38CrMoAl鋼，鋼中Cr，Mo，Al等合金元素在氮化過(guò)程中形成高度彌散、硬度極高而且非常穩(wěn)定的氮化物，如CrN，MoN，AlN等。氮化后工件表面硬度達(dá)1 100～1 200 HV（相當(dāng)于72 HRC左右），具有很高的耐磨性，因此鋼在氮化后，不需要再進(jìn)行淬火處理。
彌散的氮化物加熱到600℃也不聚集粗化，這時(shí)鋼的硬度仍有850～870 HV（相當(dāng)于65 HRC左右），從而使鋼有很好的熱韌性。氮原子的滲入，使工件表層體積脹大，在氮化層內(nèi)形成殘余壓應(yīng)力，因而疲勞強(qiáng)度大大提高，通?？商岣?5%～30%。另外，氮化層表面形成一層致密的氮化物，使鋼具有很高的耐蝕能力。因此氮化主要用于耐磨性和精度均要求很高的零件，如鏜床主軸、精密傳動(dòng)齒輪等。
由于氮化層很薄，一般不超過(guò)0．60～0．70 mm，因此氮化往往是加工工藝路線中最后一道工序，氮化后至多再進(jìn)行精磨或研磨。另外在氮化之前，應(yīng)先進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，獲得回火索氏體組織，以提高心部的性能，同時(shí)為了減少在氮化中的變形，在切削加工后，一般需要進(jìn)行消除應(yīng)力的高溫回火。
對(duì)氮化處理的零件，在設(shè)計(jì)圖紙上應(yīng)注明氮化層表面硬度、厚度、氮化區(qū)域、心部硬度。重要的零件還應(yīng)提出對(duì)心部的機(jī)械性能、金相組織及氮化層脆性等方面的具體要求。
氮化的主要缺點(diǎn)是生產(chǎn)周期長(zhǎng)，例如要得到0．3～0．5 mm得滲層，常常需要20～50 h，因此成本高。另外，氮化層較脆，不能承受沖擊。工件上不需要氮化的部分可采用鍍銅或鍍錫保護(hù)，也可留出加工余量，氮化后再磨去。
由于氮化存在以上缺點(diǎn)，并需要專門的氮化鋼，使其應(yīng)用受到一定限制，所以目前國(guó)內(nèi)外又發(fā)展了一些新的氮化工藝。
2）離子氮化
這種方法是在真空度為13．332～0．013 332 Pa的真空容器內(nèi)，通入氨氣或氮、氫混合氣體，保持氣壓為133．32～1 333．2 Pa，以真空容器為陽(yáng)極，工件為陰極，在兩極之間加400～700 V直流電壓，迫使電離后的氮正離子高速?zèng)_擊工件（陰極），使其滲入工件表面，并向內(nèi)擴(kuò)散形成氮化層。
離子氮化的優(yōu)點(diǎn)是氮化時(shí)間短，僅為氣體氮化的1／2～1／5；氮化層質(zhì)量好，脆性低、省電、省氨氣、無(wú)公害、操作條件好。缺點(diǎn)是零件形狀復(fù)雜或截面懸殊時(shí)很難同時(shí)達(dá)到同一的硬度和深度。
3）氣體軟氮化
軟氮化是在500～570℃的溫度下，向鋼的表面層同時(shí)滲入碳、氮原子的過(guò)程。由于共滲溫度較低，它實(shí)質(zhì)上是以滲氮為主的碳氮共滲過(guò)程，共滲層深度可達(dá)0．02～0．06 mm，又稱為低溫氣體碳氮共滲。
共滲介質(zhì)常用尿素，尿素受熱分解提供活性炭、氮原子，即
（NH2）2 CO —→CO+ 2H2+ 2［N］
2CO —→CO2+［C］
與氣體氮化相比，其滲層硬度較低，脆性較小，故稱為軟氮化。軟氮化具有處理溫度低，時(shí)間短（為氣體氮化時(shí)間的1／3～1／4），工件變形小的特點(diǎn)，而且不受鋼種限制，碳鋼、合金鋼、鑄鐵以及粉末冶金材料均可進(jìn)行軟氮化處理，達(dá)到提高耐磨性、疲勞強(qiáng)度和耐蝕性的目的。高速鋼經(jīng)氣體軟氮化后能大幅度提高刀具與模具的使用壽命。
工件經(jīng)氣體軟氮化后一般多采用快冷（碳鋼工件水冷，合金鋼工件油冷），但對(duì)于變形要求嚴(yán)格的工件，應(yīng)緩慢冷卻。
4）氣體碳氮共滲
這種方法是在爐中滴入煤油的同時(shí)，再向爐中通氨氣。在820～860℃的溫度下，煤油與氨氣除了單獨(dú)進(jìn)行前述的滲碳和氮化作用外，它們相互間還可發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)而提供活性炭、氮原子：
CH4+ NH3?。剑剑紿CN+ 3H2
CO+ NH3 ＝＝＝HCN+ H2O
2HCN?。剑剑紿2+ 2［C］+ 2［N］
由于共滲溫度較高，它是以滲碳為主的碳氮共滲的過(guò)程。因此處理后要進(jìn)行淬火和低溫回火。共滲層深度一般為0．3～0．8 mm，共滲層表面組織由細(xì)片狀回火馬氏體、適量的粒狀碳氮化合物以及少量的殘余奧氏體組成。
氣體碳氮共滲所用的鋼大多為中低碳鋼和合金鋼如20CrMnTi等。氣體碳氮共滲與滲碳相比，具有處理溫度低、時(shí)間短、生產(chǎn)效率高、變形小、淬透性好和耐磨性高等優(yōu)點(diǎn)，正獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。目前主要用來(lái)處理汽車和機(jī)床齒輪、渦輪、蝸桿和軸類零件等。
