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氮化層組織基本上是在純鐵和碳鋼氮化時所見到的那些組織．不同的是以這些相為基底分布著鋁、鉬及鉻的氮化物，因為它們高度游散、甚至用X光和高倍顯微鏡都無法發(fā)現(xiàn)．由于AIN、M02N、CrN在氮化層中呈高度游散均勻分布著，其強化作用就愈大。有人測定：38CrMoAIA鋼中的氮化物尺寸約為200-500A，主要分布在嵌鑲塊的邊界上，對滑移有阻礙作用，而使得氮化層達極高的硬度，因此說厚壁不銹鋼管氮化層的硬化本質(zhì)在于氮化物硬質(zhì)點的游散強化作用．

氮化后零件雖然具有高硬度、高耐磨性和高的疲勞強度，但只是表面很薄的一層（鉻銦鋁鋼于500-540℃經(jīng)35-65小時氮化，層深只達0.35-0.65毫米），必須有強而韌的心部組織作為氮化層的堅實基底，才能發(fā)揮氮化的最大作用，總的看來，大部分氮化零件是在有摩擦和復雜的動載荷條件下工作的，不論表面和心部的性能都要求很高。如果用碳鋼進行氮化，形成Fe4N和Fe2N較不穩(wěn)定，溫度稍高，就容易聚集粗化，表面不可能得到更高的硬度．并且萁心部也不能具有更高的強度和韌性，為了在表面得到高硬度和高耐磨性，同時獲得強而韌的心部組織，必須向鋼中加入大口徑厚壁鋼管氮化層的硬度分布(氨分解率20-30%)方面能與氮形成穩(wěn)定的氮化物，另外還能強化其心部的合金元素。如Al，T1，Cr等，均能和氮形成穩(wěn)定的氮化物，其中Cr: W,Mo，V，還可以改善鋼的組織，提高鋼的強度和韌性。

目前專門用于氮化的不銹鋼管種是38CrMoAIA,有時也稱為鉻鉬鋁鋼。其中鋁與氮有極大的親和力，是形成氮化物提高氮化層硬度的主要合金元素。AIN很穩(wěn)定，到約1000℃的溫度在鋼中不發(fā)生溶解，由于鋁的作用使鋼具有良好的氮化性畿，鉻鉬鋁鋼經(jīng)過氮化表面硬度高達=1100-1200(相當HRc67-72)。

鋼中加入鉻、鉬能提高鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性，同時也能與氮形成氮化物。此外，還可以消除鋁鋼所特有的粗晶粒組織，提高鋼的強度和韌性。同時鉬在鋼中還有消除回火脆性的作用，特別對于消除經(jīng)長時間氮化并緩慢冷卻時出現(xiàn)回火脆性的可能性。

38CrMoAIA鋼是所有合金結(jié)構(gòu)鋼中含鋁量最高的一種厚壁不銹鋼管，因含鋁量高鋼液的粘性大，容易產(chǎn)生點狀偏析、夾雜和使鋼錠表面質(zhì)量變壞，其冶金質(zhì)量難以控制．這種鋼的淬透性并不高，只可淬透30毫米．截面為咖60毫米的零件，表面與中心的硬度差可達HB60左右．因此直徑小于50毫米的零件可用油冷，尺寸大的淬火則需要水冷（或水油冷）．

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