气体渗氮（硬氮化），是在一定温度下在氨气中使氨气分解的氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。把工件放入密封容器中，通以流动的氨气并加热，保温一定时间，氨气热分解产生活性氮原子，不断吸附到工件表面，并扩散渗入工件表层内，从而改变零件表面的化学成分和组织，获得优良的表面性能。渗入钢中的氮一方面由表及里与铁形成不同含氮量的氮化铁，一方面与钢中的合金元素结合形成各种合金氮化物，特别是氮化铝、氮化铬。这些氮化物具有很高的硬度、热稳定性和很高的弥散度，因而可使渗氮后的钢件得到高的表面硬度、耐磨性、疲劳强度、抗咬合性、抗大气和过热蒸汽腐蚀能力、抗回火软化能力，并降低缺口敏感性。渗氮温度比较低，因而畸变小，但由于心部硬度较低，渗层也较浅，一般只能满足承受轻、中等载荷的耐磨、耐疲劳要求，或有一定耐热、耐腐蚀要求的机器零件，以及热作模具等。钢铁渗氮的研究始于20世纪初，20年代以后获得工业应用。初的气体渗氮，于含铬、铝的钢，后来才扩大到其他钢种。从70年代开始，渗氮从理论到工艺都得到迅速发展并日趋完善，适用的材料和工件也日益扩大，成为重要的化学热处理工艺之一。

气体氮碳共渗（软氮化），是指在在铁-氮共析转变温度以下，在气体介质中使工件表面在主要渗入氮的同时也渗入碳。碳渗入后形成的微细碳化物能促进氮的扩散，加快高含氮化合物的形成。这些高含氮化合物反过来又能提高碳的溶解度。碳氮原子相互促进便加快了渗入速度。此外，碳在氮化物中还能降低脆性。氮碳共渗后得到的化合物层韧性好，硬度高，耐磨，耐蚀，抗咬合。处理温度530～570℃，保温时间1～3小时。气体介质主要有：吸热式或放热式气体加氨气；滴注含碳的有机物加氨气等。

渗氮和氮碳共渗的目的都是在工件表面形成含氮高的氮化物，工件表面含氮量，形成0-40μm的化合物层，化合物层硬度高，防锈能力比较强，往内浓度逐渐降低，形成0.3mm左右扩散层，再向内是基体。渗氮和氮碳共渗改变组织，因而也改变工件在静载荷和交变应力下的强度性能、摩擦性、成形性及腐蚀性。处理温度低，不会像奥氏体淬火那样发生组织转变，以致可以以任意速度进行冷却，而不出现马氏体。与淬火相比较，渗氮件的尺寸和形状变化是极微小的。因而可简化或完全取消后加工处理。在所有工业领域中，应用渗氮或氮碳共渗提高强度、抗磨损和抗腐蚀性能，已获得广泛应用。

工艺应用：

1.机械零配件表面耐磨处理，渗氮/氮碳共渗后，表面硬度提高，耐磨性增强，同时表面生成化合物层，有一定防锈能力。

2.塑料、橡胶模具渗氮/氮碳共渗后，表面硬度提高，生成化合物层。塑料、橡胶模具工作时由于受到压制坯料的摩擦产生磨损，由于塑料、橡胶中都有填充剂，加热状态下的塑料，橡胶对模具有一定的腐蚀性，模具工作温度可达200-250℃，因此模具容易产生粘模、腐蚀、磨损等现象。分析模具的工作条件以后发现，模具的整体强度要求并不高，常见的失效形式为粘模、腐蚀或型腔磨损，渗氮/氮碳共渗都能很好的解决这些问题。

3.压铸模具/热锻模具/热挤压模具：热作模具在服役的时候，工作温度非常高的，工件的通常失效形式为产生热疲劳、磨损、腐蚀，性能粘模。由于化合物层有比较大的脆性，同时硬度比较高，化合物能的剥落会加速模具早起的异常磨损。氮化层硬度提高，可提高模具表面耐磨性，白亮层在一定程度上提高抗冲蚀性，但由于氮化层的热疲劳性能比较差，易引起模具表面早起开裂，所以这类模具做氮化一般采用工艺控制产生无白亮层或者少白亮层的浅薄软氮化层（约0.05-0.1mm），从而降低了由于使用一般软氮化工艺所造成模具抵抗热疲劳龟裂下降的风险。