金屬合金在高溫含氨氣氛中常遭受氮化。在氨分解的原子氮環境中,500~590°C時(shi)發生氮化反應(ying);在氨+CH,氣氛中,700~900°C時同時發生(sheng)氮化(hua)和碳化(hua)反應(ying),其他含氨的低氧勢還原氣氛中也可能引起氮化。氮化發生時,氮溶入金屬,當合金中的氮超過其溶解度極限時,氮化物就會在基體和晶界處析出,導致合金脆化。在制氨、硝酸、尼綸、密胺等化工工藝中,常存在氮化環境。
此類化工設備容器常常遭受氮化侵蝕,發生金屬材料脆化,產生裂紋。當然,也可利用適當的氮化工藝來提高鋼鐵的表面硬度,以改善它們的耐磨性。這就是鋼鐵的化學熱處理表面氮化。
金屬氮化的熱力學條件可根據氮化物生成自由能的變化進行判斷。在鐵、鎳、鈷及其合金中,只有鐵能氮化。活性金屬元素,如鈦、鋯、鉻、鋁等很容易形成氮化物而被氮化。而銅即使在高溫下也不能形成穩定的氮化物。