一、行星机构原软氮化工艺
行星机构软氮化工艺曲线见图2，采用570℃进行软氮化，氨气流量为5m3/h，甲醇流量为1.2L/h，在软氮化时炉内压力保持在250Pa左右，工艺时间结束后在氮气保护下进行空冷至室温。选取一个软氮化硬度偏低样件进行理化检测，该样件(图3)白亮层厚度不均，平均为0.004mm，表面硬度为450HV0.2。
二、软氮化硬度偏低原因分析
由于软氮化后表面硬度测试就是测白亮层的硬度因此研究白亮层的形成原理就是解决问题的关键。从软氮化的硬化机理我们看到，氮化时N原子优先和Fe进行反应生成Fe2-3N化合物，也就是我们常说的白亮层，但是Fe2-3N硬度不高只有约265HV，而在一定条件下，形成的白亮层硬度随着钢的含碳量增加而有所提升。软氮化正是利用这一特性在渗氮气氛中人为加入渗碳气氛使白亮层的碳按人的意愿适当增多从而提高白亮层的硬度。在我们通氨滴醇法进行软氮化时，炉内主要进行以下化学反应：
通过上面反应式可以看到，软氮化气氛中N原子的提供是由氨气裂解产生的，而C原子的提供是由甲醇裂解气产生的。从反应式(1)可见氨气的分解是可逆的，当炉内氢的含量较少时反应向右进行而当炉内氢含量过多时却会抑制氨的分解，由于气氛中的N是由氨气裂解而来如果氨气裂解不足势必会影响到气氛中活性N原子的含量从而降低气氛的氮势，使工件表面含N不足形成不可固溶C的Fe4N，Fe4N的硬度为550HV显然会降低工件表面的硬度。由反应式(2)、(3)我们看到虽然甲醇的裂解会产生C原子，但也会产生H分子，如果甲醇加入过多就会产生较多的H2抑制氨气的裂解直接降低软氮化气氛中的氮势，炉内氮势低氮原子供给不足，工件表面白亮层形成困难，最终不仅造成工件表面白亮层不均匀、偏浅还会使扩散区氮含量偏少导致工件表面硬度不足，从图3原工艺生产的产品白亮层厚度不均匀局部甚至没有形成白亮层这一点来看气氛供氮能力的确存在不足，因此甲醇相对氨气的加入量是相当关键的，渗氮时加入恰当的甲醇会有效提高工件表面硬度但是如果过多的加入则会降低工件表面硬度。
三、试验及结果
根据上述分析，行星机构要获得高的硬度氨气和甲醇的配比应该存在一个最佳值，为验证此结论我们进行了以下工艺试验：
试验用钢
把一件行星机构内齿圈工件通过线切割方式分成若干试样，试样表面都经过清洗、酒精清洁，保证各个试样状态一致。
试验方法
把样件按表1所示工艺用箱式软氮化炉分别进行工艺试验。
试验结果
工艺试验后样件用显微维氏硬度计和金相显微镜进行理化检测，检测结果见表2。
四、试验结果分析
由表2工艺试验结果表明在一定范围内随着氨气和甲醇的比值加大，样件硬度呈上升趋势，白亮层厚度也呈上升趋势，在甲醇为流量为0.6L/h，氨气流量为7m3/h时表面硬度达到最大值，并且金相组织(图4)检测也符合要求，这就证明了软氮化气氛中氨气和甲醇的添加比例对产品的硬度及白亮层厚度有重要影响，随着氨气的增加氨气大量裂解气氛中可供工件表面捕捉的氮原子也增加，表面形成ε及ε+γˊ相组成的白亮层并随氨气通入量不断增厚，表面硬度不断上升，但是随着氨气的进一步增加，表面脆性上升硬度却显著降低了，那是因为随着氨气流量的进一步增加氨气分解率下降气氛中活性氮原子过多，样件表面由于存在的大量氮原子，一部分和Fe生成高氮高脆性的以Fe2N为基的ζ相使表面脆性增加，一部分结合成氮分子从表面析出形成气孔造成疏松(图5)反而降低了表面硬度。
五、结论
1.在通氨滴醇法软氮化工艺中，氨气和甲醇的添加比例对产品的硬度和白亮层厚度有着重要影响。
2.在使用MAXLAX1000箱式软氮化炉对材料为42CrMo的行星机构进行软氮化，当氨气流量为7m3/h，甲醇为0.6L/h时工件表面具有最佳的硬度及金相组织。我司用该工艺生产行星机构上千套再未发生表面硬度不足情况，取得良好经济效益。