如果用碳钢进行渗氮，形成Fe 4N和Fe2N较不稳定。温度稍高，阀体热处理，就容易聚集粗化，表面不可能得到更高的硬度，并且其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，必须向钢中加入一方面能与氮形成稳定氮化物，另外还能强化心部的合金元素.如Al、Ti、V、W、Mo、Cr等，黄岛热处理，均能和氮形成稳定的化合物.其中Cr、W、Mo、V还可以改善钢的组织，提高钢的强度和韧性.
当前专门用于渗氮的钢种是38CrMoAlA，其中铝与氮有极大的亲和力，衬套热处理，是形成氮化物提高渗氮层强度的主要合金元素.AlN很稳定，到约1000C的温度在钢中不发生溶解.由于铝的作用使钢具有良好的渗氮性能，此钢经过渗氮表面硬度高达1100--1200HV(相当67--72HRC).38CrMoAlA钢脱碳倾向严重，各道工序必须留有较大的加工余量. 
对于钢铁材料，零件淬火后，马氏体组织中存在存在一定量的残余奥氏体，尤其是马氏体转变温度较低的材料，残余奥氏体可能多达10%以上。残余奥氏体是一种不稳定组织，可以逐步转变成马氏体。奥氏体转变成马氏体体积会变大，造成零件尺寸的变化。同时，奥氏体的机械性能也不稳定。深冷处理就是将淬火后工件置入较低温度的环境中（比如5℃以下的冷水中），促进残余奥氏体向马氏体的转变，以提高材料性能。一般比较重要的零件才会采用深冷工艺，比如精密量具，前壳体热处理，精密轴承等。
液氮浸泡式制冷：
这种方式就是将工件直接放到装有液氮的容器中，使工件骤冷至液氮温度，并在此温度下停留一段时间，Zui后深冷处理设备复温而完成整个深冷处理过程。深冷处理的研制前期都是采用液氮浸泡式方法进行深冷处理的。由于这种深冷处理工艺简单方便，应用较为广泛。但是，这种方法的降温速度较快，导致热应力过大，容易对工件材料造成组织损害，而且工件材料在降温过程中降温速度是不可控制的，进而影响工艺的可调性。
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