本发明涉及一种用气体热分解在热表面上的气相渗镀的工艺。 柴油机喷油器针阀偶件（亦称喷油咀）从发明到现在的一个世纪以来，国内外均采用淬火，获得马氏体的硬化法。
长期以来，一般采用GCr15钢作为制造针阀偶件材质，因其资源丰富、冷热加工性能好、成本较低，通过现行热处理工艺强化后，在中低转速柴油机上使用，基本上是可以胜任的。
现行热处理工艺的要点，如资料《农机油泵油咀热处理工艺汇编（现行工艺）》（《热处理工艺汇编》编，1980年6月）指出的：
淬火：用氰盐炉或氨分解气体保护炉，加热温度850°±10℃，用150°～190℃的硝盐浴冷却或机油冷却。达到获得硬度HRC62～65，金相组织1～4级马氏体，表层不正常组织≤0.01毫米。淬火后1小时内须进行-60℃、保温1小时的冷处理。
回火：加热温度160°～170℃;保温3小时。
时效：加热温度130°±5℃，保温6小时，在回火后和磨削加工后各进行一次。
尽管现行工艺的要求是严格的，但还存在残余奥氏体，且回火温度低于针阀偶件工作温度，短时间工作后，硬度便有明显下降。还在工作中出现微量变形，导至产生“卡死”、“雾化不良”、“使用期短”等不良现象，严重影响到柴油机的性能。目前国内外油泵油咀生产厂迫于此况，为提高几何尺寸稳定性和红硬性，纷纷淘汰GCr15钢，改用高合金钢种，如采用18Cr2Ni4WA-W18Cr4V钢作针阀偶件材质，卡死等不良现象虽减轻了，却大大增加了冷热加工难度，成本提高，广泛应用受到限制。
本发明的任务是采用软氮化法，获得索氏体基体，提高工作时的几何尺寸稳定性;表面形成均匀的硬质渗层，既耐磨损又耐腐蚀。制作出优质针阀偶件。
本发明的依据是：在高速增压柴油机上采用GCr15钢现行热处理工艺制作的针阀偶件，普遍存在“卡死”等不良现象。除少数因机械夹杂物导致的卡死外，大多数是针阀体、针阀在工作时几何尺寸变化引起的卡死。以一种具体型地针阀体结构，如图1所示，说明卡死机理。在环形壁（2）上钻有通入燃油的三个注油孔（3），偶件卡死后在中孔（4）的导向面上可见到擦伤块，大多数位于相邻两个注油孔的中部区域，且靠近盛油槽（5）端部的擦伤块比靠密封端面（1）者为多。
金属学原理阐明：GCr15钢淬火形成马氏体时，由于受残余母相刚性的限制，相变时新旧相之间互相牵制、互相配合，使得马氏体及残余奥氏体都会发生协作形变，马氏体及邻近的奥氏体都具有高密度位错。对针阀体来说，注油孔附近的环形壁被严重削弱，位错运动受到了阻碍，因此在注油孔附近形成应力集中。由此或产生裂纹，或引起变形才能使应力松弛。又对GCr15钢来说，淬火并经低温回火后，横向比纵向的强度低得多。故针阀体在汽缸工作温度的作用下，应力松弛将引起中孔在注油孔附近发生横向形变。本发明人使用X-射线应力测定仪检查，证实在注油孔附近的薄壁处存在较高的拉应力，在相邻两个注油孔之间的环形壁中部应力为零。本发明人对钻有不同个数注油孔的针阀体，进行诱发形变后，用泰勒“73”型园度仪（TALYROND 73 SYSTEM）检测中孔园度，放大2000X，自动记录中孔园度图象（图2-图6）。显示出中孔中心与各注油孔中心的连线上，即环形壁最薄处，中孔外凸变形量最大。而在相邻两个注油孔之间的环形壁中部，因受牵动，中孔半径变得最短，所以此处最易引起卡死。又汽缸工作温度愈高、形变量愈大;还有由于注油孔偏向中孔斜钻，靠盛油槽端的环形壁更薄，中孔变形量增大。这些与实际卡死现象是吻合的。
以上说明：用GCr15钢经现行热处理工艺制作的针阀体，因获得马氏体、残余奥氏体等高密度位错金相组织，注油孔阻碍了位错运动的连续性，注油孔附近存在应力集中，在汽缸工作温度作用下，应力释放，导致中孔产生似多棱形形变而卡死。
从具体工作状况分析，针阀体和针阀的心部，即基体部分须具高度的几何尺寸稳定性，不存在磨损，所以通过淬火获得马氏体，并不是良好的选择。而中孔、密封座面（6）、喷孔（7）等工作表面，允许的磨损量很小，只需有厚度≥0.03毫米的耐磨损的硬化层就可满足工作要求，这在近代技术中，不一定非采用马氏体不可。
本发明就是根据上述卡死机理的发现完成的，达到了良好的效果。
本发明的具体作法是：GCr15钢制针阀体、针阀在软氮化前进行由淬火和回火组成的预处理。
淬火：采用中温盐浴炉或氨分解气体保护炉，加热温度850°±10℃，保温时间视工件大小及加热方式按常规确定。用150°～190℃的硝盐冷却2～3分钟或用低于80℃的10号机械油冷却。抽检硬度HRC≥60。采用盐浴加热或硝盐浴冷却者需用热水将残盐清洗干净。
回火：用井式回火炉或箱式炉，加热温度350°～480℃，保温时间1.5～2小时，空气冷却，转机加工。
软氮化：用汽油将待处理的另件清洗干净，去除油垢及锈蚀，用专用的工装夹具一个一个分开摆放，不得互相紧靠。装入气体软氮化炉内，通氨滴醇，或者采用尿素、三乙醇胺等为渗剂。加热温度为570°±10℃，加压保温时间为3～4小时。压力为80～110毫米水柱。以达到总渗层（碳氮化合物层及含氮扩散层之和）≥0.1毫米为准。机油冷却或罐冷却。用显微硬度计抽测表面硬度，100克载荷，HV≥650。采用液体软氮化法亦可。
采用软氮化法，可获得双重效果：经过预处理后再经加热温度为570°±10℃的软氮化，可获得以索氏体为主的基体，受热时，其几何尺寸稳定性优于马氏体为主的金相组织，其综合机械性能也较好，故适合作偶件的基体。又通过软氮化处理后，表面渗层均匀稳定可靠，其深度、硬度足够满足偶件使用期要求。由于氮元素的渗入，具有润滑减磨作用，提高了工作表面的耐磨、耐腐蚀性。渗层呈压应力状态，提高了抗疲劳性能，这些性能均优于马氏体。基体和表面紧密结合，似复合材料，各司其能，适合针阀偶件处在高温、高压、冲击、腐蚀等恶劣条件下工作。因此优于现行热处理工艺的马氏体硬化法。
本发明工艺还适应于柴油机柱塞偶件、出油阀偶件及其它某些高精密机械另件的制作。
本发明人用本发明工艺在工业生产条件下，仍采用GCr15钢作针阀体和针阀材料，制作了批量ZS4S1型和ZS15S15型针阀偶件样品，装在195型、6105Q型、东-75型等多种柴油机上，在不同负荷条件下实际生产运转或台架试验，获得成功。现将其主要优点、效果列出：
1、主要特点：用发明工艺生产的，基体主要金相组织为索氏体，工作表面为含碳氮化合物层和含氮的扩散层，渗层深度≥0.1毫米，表面硬度HV≥650（100克载荷）。而用现行热处理工艺生产的，基体和工作表面的主要金相组织为马氏体和残余奥氏体，硬度HRC62～65。
2、允许工作温度：用本发明工艺生产的，不低于350℃;用现行工艺生产的，约250℃左右。
3、可靠性：用发明工艺生产的针阀偶件，装在各种柴油机型并在不同负荷下工作，未发现因变形导致的“卡死”、“咬伤”现象。用现行工艺生产的，在一般转速柴油机上工作，经常出现因变形导致的卡死、咬伤现象，在增压高速柴油机上工作，更容易卡死。
4、使用期：用发明工艺生产的，使用期为3000工作小时左右。用现行工艺生产的，使用期一般为500～800工作小时，最高约2000工作小时。
5、油耗：用发明工艺生产的ZS4S1型装在6105Q型柴油机台架上检测，油耗为185克/马力·小时左右，达到优质品要求。同机检测国产18Cr2Ni4WA-W18Cr4V钢制优质针阀偶件，其油耗也为185克/马力·小时左右，且油耗在较长的工作期内能保持工作初期水平。
6、加工情况：发明工艺与现行工艺比较，工序进行了调整，有增有减，但不增加加工难度，也不增加总工时。
7、生产成本：估算用发明工艺制作与用现行工艺制作，总成本大致相同。如与18Cr2Ni4WA-W18Cr4V钢制针阀偶件比较，总成本则低得多。
8、发明工艺采用了软氮化，提高了表面防锈蚀能力，可减轻防锈处理工作量，大大延长了出厂成品的防锈期。
附图的简要说明：
图1：一种轴针式针阀体简图。其中（1）密封端面;（2）环形壁;（3）注油孔;（4）中孔;（5）盛油槽;（6）密封座面;（7）喷孔。
图2：钻一个注油孔的针阀体经诱发形变后的中孔园度图象。
图3：钻二个相距180°注油孔的针阀体经诱发形变后的中孔园度图象。
图4：钻二个相距120°注油孔的针阀体经诱发形变后的中孔园度图象。
图5：钻三个相距120°注油孔的针阀体经诱发形变后的中孔园度图象。
图6：钻六个相距60°注油孔的针阀体经诱发形变后的中孔园度图象。
本发明实施例：以一种GCr15钢制轴针式针阀体为例说明。
预处理：淬火，采用氨分解气体保护炉，加热温度850°±10℃，推料周期约20秒，低于80℃的10号机械油冷却，抽检硬度HRC≥60。回火，采用井式回火炉，加热温度400±10℃，保温1.5小时，出炉空气冷却。转机加工。
软氮化：采用通氨滴醇气体软氮化法。用汽油将待处理件清洗干净，去除表面油垢、锈蚀，用专用工装夹具一个一个分开摆放，装入气体软氮化炉内，可用RJJ-75-9T井式渗碳炉作少量修改后，改作气体软氮化炉。料框下部装催渗剂NH4Cl20克左右。严密封好炉盖。排气阶段，通氨量为0.3～0.4米3/时，滴乙醇量145～155滴/分，待升温至560℃时加压保温。加压保温阶段，温度570°±10℃，通氨量为0.65～0.75米3/时，滴乙醇量65～75滴/分，压力为80～110毫米水柱，保温时间3.5～4小时。机油冷却。检验：表面硬度HV≥650（100克载荷）;总渗层≥0.1毫米。