為什么氮化后模具不需淬火表面就具有較高的硬度？
模具經(jīng)氮化后表面形成了氮化物層，從表面至里依次是ε相層、γ′相層、γ′相層和α相層。四種相的性質(zhì)見(jiàn)下表。從表中可得，次表層中的γ′相層硬度最高，為550HV。
滲氮層中各相的性質(zhì)（純鐵滲氮）
相 本質(zhì)及化學(xué)式 晶體結(jié)構(gòu)及晶格常數(shù)/mm 氮含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))/% 主要性能
α 含氮鐵素體 體心立方；0.2866~0.2877 590℃時(shí)0.11，室溫0.004 具有鐵磁性
γ′ 含氮奧氏體 面心立方 ≤2.8 僅存在于共析溫度之上，硬度160HV
γ′ 以 Fe4N為基的固溶體 面心立方：0.3971~0.3801 5.7~6.1 具有鐵磁性，脆性小，硬度550HV
ε 以Fe2~3N為基的固溶體 密排六方 4.55~11.0 脆性稍大，耐蝕性較好，硬度265HV
ε 以 Fe2N為基的固溶體 斜方 11.1~11.35 脆性大，硬度260HV
當(dāng)模具為合金鋼時(shí)，合金元素會(huì)與氮原子形成合金氮化物，而合金氮化物都具有很高的硬度，其結(jié)構(gòu)與性質(zhì)見(jiàn)下表。從表中得知，TiN硬度為最高，達(dá)到1994~2160HV。V3N硬度次之，也達(dá)1900HV。由于滲層中有合金氮化物的存在，會(huì)使氮化物層的硬度進(jìn)一步增加，所以，模具滲氮后不經(jīng)后續(xù)淬火處理，滲層表面就具有很高的硬度。一般來(lái)說(shuō)，低碳鋼的氮化物層的硬度約為300HV，中碳和高碳鋼氮化物層的硬度約為500~600HV，合金鋼氮化物層的硬度約為1000~1200HV。
合金模具鋼氮化層中氮化物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
氮化物 氮含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))/% 晶體結(jié)構(gòu) 顯微硬度HV 密度/g?cm-3 分解溫度/℃ 熔點(diǎn)/℃
AlN 34.18 六方 1225~1230 3.05 1870 2400
TiN 21.1~22.6 面心立方 1994~2160 5.43 ＞1500 3205
NbN 13.1~13.3 六方 1400 8.40 2300 
Ta2N 3.0~3.4 六方 1220 15.81  2050
TaN 5.8~6.5 六方 1060 14.36  3090
V3N 8.4~11.9 六方 1900 5.98  
VN 16.0~25.9 面心立方 1520 6.10 ＞1000 2360
Cr2N 11.3~11.8 六方 1570 6.51  1650
CrN 21.7 面心立方 1093 5.8~6.10 1500(離解) 
Mo3N 5.4 正方    
Mo2N 6.4~6.7 面心立方 630 8.04 600(離解) 
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