以42CrMo钢为材料,通过在离子氮碳共渗过程中添加空气进行离子氮碳氧多元共渗。采用扫描电镜、光学显微镜、X射线衍射仪和显微硬度计对渗层形貌、渗层厚度、渗层物相和截面硬度进行分析。研究结果表明,在传统离子氮碳共渗过程中添加适量的空气具有显著的催渗效果,且以空气流量为0.3 L/min的效果最佳,截面硬度也得到大幅度提高。离子氮碳氧多元共渗中氮原子的扩散激活能从传统离子氮碳共渗的56.12 k J/mol降低到25.27 k J/mol。同时,对离子氮碳氧多元共渗的机理进行了分析。
在783～843 K温度范围和不同保温时间（30～240 min）对45钢进行了离子氮氧共渗和离子渗氮表面改性处理,对比研究了两种处理方法的动力学。离子氮氧共渗是在离子渗氮的基础上添加流量为0.2 L/min的空气实现的。利用光学显微镜和X射线衍射仪对化合物层显微组织、厚度及物相组成进行了测试和分析。结果表明,添加适量空气可显著促进活性氮原子在基体内的扩散,离子氮氧共渗的扩散系数比普通离子渗氮显著提高,扩散激活能从227.25 k J/mol降低到138.57 k J/mol,从而可达到降低温度或缩短保温时间的效果。同时,计算得到了45钢在783~843 K温度范围内离子氮氧共渗时化合物层厚度与温度T（K）和保温时间t（s）的动力学关系式。
通过在盐浴渗氮中施加7.5 V的直流电场,在不同外热温度(545~575℃),不同保温时间(60~120 min)下对35钢进行盐浴渗氮,研究了直流电场对35钢盐浴渗氮动力学的影响。利用光学显微镜、X射线衍射仪对渗层的显微组织、厚度及物相进行了测试和分析。结果表明:直流电场对活性氮原子在基体内部的扩散有显著促进作用,提高渗氮速度,降低盐浴渗氮温度或缩短保温时间;直流电场盐浴渗氮的扩散系数都比常规盐浴渗氮提高约2倍,扩散激活能从常规盐浴渗氮的220 k J/mol降低到181 k J/mol,从而达到增加渗层厚度的显著效果。有无直流电场条件下盐浴渗氮,35钢渗层主要物相均为ε-Fe3N及少量γ’-Fe4N。
