​QPQ处理与气体渗氮均是在工件表面形成一定氮浓度的氮化物层，但不同渗氮方式得到的氮化物层存在一定差异，本期通过试验数据介绍两种渗氮方式的脆性差异。

下图是QPQ工件

下图是气体渗氮工件

声发射试验

       采用显微硬度计与声发射仪相结合地方法依次采用不同的负荷，在不同的试样的渗氮层表面打出压痕。压入过程中的声发射信号由耦合于试样侧面的声发射控头测得，输入声发射仪处理、显示并记录下来。

       显微硬度计为日本产M型，压头为金别石四角棱锥，其相对面间的夹角为136°．加载系统的负荷有250、300、400、500g四种。保荷时间10 s。试验方法依次采用不同的负荷，在不同的试样的涂层表面打出压痕。压入过程中的声发射信号由耦合于试样侧面的声发射控头测得，输入声发射仪处理、显示井记录下来。采用美国物理声学公司（PAC）生产的SAMOS系列声发射仪采集和存储声发射信号，采集控制软件为AEwin。该仪器是基于PCI总线控制的八通道声发射仪，主要包括计算机、声发射信号采集处理卡、前置放大器、传感器、采集分析软件等，系统配有八个R6a型传感器和八个1220A型前置放大器。固定门槛值设定为30dB，前置放大器增益设定为40dB，，预触发时间均为32μs，记录数据长度1024点，峰值定义时间（PDT）、波击定义时间（HDT）和波击闭锁时间（HLT）分别是300,600和1000μs。带通滤波器的带通频率设定在1-200KHz，采样频率1MSPS．

       声发射探头为锆钛酸铅压电陶瓷制成，谐振频率为150±20kHz，其外壳直径为＜13mm，探头由凡士林耦合于试样侧面，采用橡皮带紧绷在试样上，以防止探头与试样表面滑动，产生摩擦噪声。声发射信号经探头接收后，输入前置放大器放大，经鉴别单元滤波、放大、阈值整形处理，再经能量单元处理，输出声发射能量的矩形脉冲信号，最后由计数控制单元累积计算计数并由数码管显示数值。下图1是显微硬度计与产发射已组成的检测系统示意图。

试验方案

      对QPQ与气体氮化试样分别在250、300、400、500g负荷的作用下进行显微硬度压痕试验，同时测出相应负荷下的不同试样的报铃累积值（取十次平均值）如下表1，绘出振铃-载荷直线图。​

实验结果及分析

    对液体氮化与气体氮化试样分别在250、300、400、500g负荷的作用下进行显微硬度压痕试验，同时测出相应负荷下的不同试样的振铃累积值（取十次平均值），绘出振铃-载荷直线图，如下图2所示。

下图3、4分别表示QPQ与气体氮化试样500g加载过程中的振铃随时间累计的波形图。

结果分析

      声发射能量的累积计数值En与振铃成正比，故振铃-载荷直线的斜率K能反映能量En与载荷P之间的关系，因为K大于零，故En与P成正比，即K越大，表明相同载荷下释放的能量越大，则其脆性越大。

       渗氮层脆性产生的原因：渗氮层的外层是化合物层（白亮层），由ε-Fe（C，N）和y＇-Fe（C，N）组成。c相是六方点阵结构，不易变形，外形粗大针状的ε或ε与Y的组合显然对韧性不利，

      由表1与图3可以看出，QPQ的白亮层脆性稍大于气体氮化，但脆性均不是很大。参照白亮层形貌图片，明显看出液体氮化试样的白亮层有疏松，可导致脆性增加。而疏松产生的原因是：碱金属和碱土金属氰化物基的盐浴，在氮化过程熔融的氰盐中进行氧化和分解反应，结果形成活性氮和碳的原子，而这一过程中氮浓度比较高，故产生疏松。

       由图3可以明显看出，经液体氮化的试样报铃累积是一个迅速增加的过程，说明液体氮化白亮层的脆断是一个快速脆断的过程，正因为是一个快速脆断过程，故在磨损时会沿磨痕方向出现大量小块剥落，如图4所示：而经气体氮化试样的振铃累积是一个缓慢增加的过程，说明气体氮化白亮层的脆断是一个缓慢脆断的过程，故在磨损时会有裂纹慢慢延伸。QPQ的白亮层成块剥落，而气体氮化的白亮层出现大量裂纹延伸，这也印证了上述观点。