滲氮用于提高鑄鐵的表面硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度和耐蝕性,并明顯地改善球墨鑄鐵的滑動(dòng)和跑合性能。對(duì)球墨鑄鐵、特殊含鋁滲氮鑄鐵及某些高合金鑄鐵采用
離子滲氮有很好的強(qiáng)化效果?;铱阼T鐵、白口鑄鐵、可鍛鑄鐵以及一般含鉻和鎳(不含鋁)的鑄鐵滲氮后硬度提高不多,但耐磨性有顯著提高。與鋼相比,由于鑄鐵含碳量和含硅量高,它們阻礙氮原子的擴(kuò)散,滲氮層較淺。但硅能與氮反應(yīng)生成極硬的硅氮化合物Si
3N
4(HV1000左右),因此增強(qiáng)了鑄鐵的滲氮強(qiáng)化效果。為進(jìn)一步提高鑄鐵的耐磨性,經(jīng)常采用離子氮碳共滲和氣體氮碳共滲處理。
鑄鐵的離子滲氮溫度一般比合金鋼高30-50℃,即在550-570℃左右。滲氮時(shí)間則根據(jù)零件對(duì)滲層深度的不同要求,從幾小時(shí)到十幾小時(shí)不等。在只要求耐磨性時(shí),滲氮時(shí)間可以短些。在要求抗彎強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度時(shí),滲氮深度的選擇最少與最大石墨片的大小相適應(yīng)。
鑄鐵滲氮后,滲氮層由表層白色的氮化物層和次層黑色擴(kuò)散層組成。ε相是碳氮化合物。氮?jiǎng)菰黾?,化合物層硬度、厚度均明顯增加。而擴(kuò)散層深度則隨滲氮溫度、時(shí)間的增加而增厚,氮?jiǎng)輰?duì)其影響較小。