氮化层组织基本上是在纯铁和碳钢氮化时所见到的那些组织．不同的是以这些相为基底分布着铝、钼及铬的氮化物，因为它们高度游散、甚至用X光和高倍显微镜都无法发现．由于AIN、M02N、CrN在氮化层中呈高度游散均匀分布着，其强化作用就愈大。有人测定：38CrMoAIA钢中的氮化物尺寸约为200-500A，主要分布在嵌镶块的边界上，对滑移有阻碍作用，而使得氮化层达极高的硬度，因此说厚壁不锈钢管氮化层的硬化本质在于氮化物硬质点的游散强化作用．

氮化后零件虽然具有高硬度、高耐磨性和高的疲劳强度，但只是表面很薄的一层（铬铟铝钢于500-540℃经35-65小时氮化，层深只达0.35-0.65毫米），必须有强而韧的心部组织作为氮化层的坚实基底，才能发挥氮化的最大作用，总的看来，大部分氮化零件是在有摩擦和复杂的动载荷条件下工作的，不论表面和心部的性能都要求很高。如果用碳钢进行氮化，形成Fe4N和Fe2N较不稳定，温度稍高，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强度和韧性，为了在表面得到高硬度和高耐磨性，同时获得强而韧的心部组织，必须向钢中加入大口径厚壁钢管氮化层的硬度分布(氨分解率20-30%)方面能与氮形成稳定的氮化物，另外还能强化其心部的合金元素。如Al，T1，Cr等，均能和氮形成稳定的氮化物，其中Cr: W,Mo，V，还可以改善钢的组织，提高钢的强度和韧性。

目前专门用于氮化的不锈钢管种是38CrMoAIA,有时也称为铬钼铝钢。其中铝与氮有极大的亲和力，是形成氮化物提高氮化层硬度的主要合金元素。AIN很稳定，到约1000℃的温度在钢中不发生溶解，由于铝的作用使钢具有良好的氮化性畿，铬钼铝钢经过氮化表面硬度高达=1100-1200(相当HRc67-72)。

钢中加入铬、钼能提高钢的淬透性和回火稳定性，同时也能与氮形成氮化物。此外，还可以消除铝钢所特有的粗晶粒组织，提高钢的强度和韧性。同时钼在钢中还有消除回火脆性的作用，特别对于消除经长时间氮化并缓慢冷却时出现回火脆性的可能性。

38CrMoAIA钢是所有合金结构钢中含铝量最高的一种厚壁不锈钢管，因含铝量高钢液的粘性大，容易产生点状偏析、夹杂和使钢锭表面质量变坏，其冶金质量难以控制．这种钢的淬透性并不高，只可淬透30毫米．截面为咖60毫米的零件，表面与中心的硬度差可达HB60左右．因此直径小于50毫米的零件可用油冷，尺寸大的淬火则需要水冷（或水油冷）．

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