阶段保温15~20h，为吸氮阶段。这一阶段采用较低的氨分解率(18%%)。零件表面因洗后大量氮原子而与零件心部形成氮浓度差。第二阶段为扩散阶段。在这个阶段为家少活性氮原子的数量而将氨分解率提高到30%~40%，保温时间在60h左右。
为减少渗氮层的脆性，在渗氮结束前2~4h进行退氮处理，整体调质，氨分解率提高到70%以上，退氮温度提高到560~570℃。等温渗氮工艺过程简单，渗氮温度较低、渗层浅、零件变形小、表面硬度高，但渗氮速度慢，产生周期长，适用于渗氮深度浅，尺寸精度和硬度要求高的零件。
渗入钢中的氮一方面由表及里与铁形成不同含氮量的氮化铁，套类调质，一方面与钢中的合金元素结合形成各种合金氮化物，特别是氮化铝、氮化铬。这些氮化物具有很高的硬度、热稳定性和很高的弥散度，因而可使渗氮后的钢件得到高的表面硬度、耐磨性、疲劳强度、抗咬合性、抗大气和过热蒸汽腐蚀能力、抗回火软化能力，并降低缺口敏感性。与渗碳工艺相比，渗氮温度比较低，因而畸变小，但由于心部硬度较低，渗层也较浅，一般只能满足承受轻、中等载荷的耐磨、耐疲劳要求，或有一定耐热、耐腐蚀要求的机器零件，以及各种切削刀具、冷作和热作模具等。渗氮有多种方法，常用的是气体渗氮和离子渗氮。
钢铁渗氮的研究始于20世纪初，20年以后获得工业应用。初的气体渗氮，于含铬、铝的钢，后来才扩大到其他钢种。从70年开始，渗氮从理论到工艺都得到迅速发展并日趋完善，适用的材料和工件也日益扩大，成为重要的化学热处理工艺之一。
高锰钢热处理工艺：
高锰钢铸件入炉热处理前要进行清理，主要清理掉披缝和粘砂，披缝较薄，调质，热处理加热时应脱碳，入水后变成马氏体，马氏体相变体积膨胀，可能会使铸件本体在拉应力下产生裂纹，甚至报废。经研究，高温氧化性气氛条件下，高锰钢脱碳层表面碳含量可降至叫(c)o．1％～0．2％，深度达几个毫米。
严重粘砂将降低高锰钢件本体人水后的冷却速度，造成晶界碳化物的重新析出，降低热处理质量。
铸件装炉时要考虑铸件在炉内能均匀受热，尤其是火焰炉，要考虑炉气的流向，使铸件均匀受热。装炉时要防止铸件变形。一般近火嘴处，顶部装大件，厚壁件，中心部分装中小件。
所给出的工艺在保温区都给出1h均热时间。这是对火焰加热炉而言，半成品件调质，即仪表已指示到保温温度，而铸件还未达到顶温，所以给出均热时间。对用电炉加热，可取消1h均热。电加热炉温较均，铸件可达到同步升温。
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