软氮化处理的温度和时间对渗层深度有何影响？

一、温度对渗层深度的影响

1. 520~560℃（中低温段）：
   温度每升高 10℃，氮、碳原子的扩散速率约提升 15%~20%，渗层深度随之增加，但增幅相对平缓。此温度段下，化合物层（白亮层）生长慢、结构致密，扩散层深度增长是主导，适合对化合物层厚度要求低、尺寸精度极高的零件（如精密齿轮、模具导套）。
   例：45# 钢在 540℃保温 2h，扩散层深度约 0.15mm；550℃同时间下，扩散层深度可达 0.20~0.22mm。
2. 560~580℃（高温段）：
   温度接近铁的共析温度（590℃左右），原子扩散速率大幅提升，渗层深度增长加快，但超过 570℃后，化合物层易出现疏松、孔隙（ε 相过度分解），且工件变形量会明显增大（虽仍远低于硬氮化）。
   例：40Cr 钢在 570℃保温 2h，渗层总深度（化合物层 + 扩散层）约 0.35mm；580℃同时间下可达 0.40~0.45mm，但化合物层孔隙率会从 < 1% 升至 3%~5%。
3. 温度下限（<520℃）**：
   原子扩散动力不足，渗层深度极浅（保温 4h 也仅 0.1~0.15mm），且化合物层难以形成，失去软氮化的核心性能优势；
   **温度上限（>580℃）：
   不仅易导致工件回火软化（若基材已淬火），还会使渗层与基体结合力下降，甚至出现表层脱碳，完全不适用。

二、时间对渗层深度的影响

1. 1~3h（快速增长期）：
   前 2h 是渗层深度增长的关键阶段，氮、碳原子从表面向内部快速扩散，渗层深度随时间近乎线性增长。
   例：560℃下，45# 钢保温 1h 渗层总深度约 0.20mm，保温 2h 达 0.30mm，保温 3h 达 0.35mm。
2. 3~6h（缓慢增长 / 饱和期）：
   3h 后表面氮浓度已接近饱和，内部扩散梯度减小，渗层深度增长速率显著放缓（每增加 1h，深度仅增加 0.02~0.05mm）。
   例：560℃下，45# 钢保温 4h 渗层深度约 0.37mm，6h 也仅 0.40~0.42mm，继续延长时间（如 8h），渗层深度几乎无增长，反而会增加能耗和工件氧化风险。
3. 时间过短（<1h）：
   仅能形成极薄的化合物层（<5μm），扩散层几乎无发展，表面硬度和疲劳强度提升有限，无法满足使用要求。

三、温度与时间的协同效应

1. 低温长时：520~540℃保温 4~6h，可在控制变形的前提下，获得较深的扩散层（0.25~0.30mm），且化合物层致密无缺陷，适合铸铁件、低碳钢件；
2. 高温短时：570~580℃保温 1~2h，能快速获得较深渗层（0.35~0.40mm），但需严格控制炉内气氛，避免化合物层疏松，适合对效率要求高、变形容忍度稍高的碳钢件；
3. 最优匹配：多数工况下，550~560℃保温 2~3h 是兼顾渗层深度（0.30~0.35mm）、性能和变形的黄金参数。