近年來，日本對滲碳和碳氮共滲的表面熱處理技術進行了深入研究。下面介紹其研究進展。

1、滲碳

1)  實驗研究了高濃度CO氣氛下氣體滲碳的機理。樣品在高濃度CO氣氛中滲碳20分鐘，可以獲得與傳統氣體滲碳時間90分鐘相同的表面碳濃度，可將滲碳時間縮短70分鐘。此外，高濃度CO氣氛下的氣體滲碳對深孔滲碳也有很好的效果。

2)  研究了Si-Cr添加鋼的表面氧化對滲碳的影響。在母鋼中加入Si和Cr，改變氧化處理溫度，在試樣表面生成不同的氧化膜，然后對試樣進行滲碳處理。測試結果是，在大氣中，873K×30min加熱氧化試樣表面碳濃度很高，加熱溫度低，Si、Cr濃度受到抑制。該測試結果表明，氧化加熱溫度不同時，生成的Fe氧化膜的性能不同。

3)  研究了滲碳淬火和滲氮處理的應力、應變和變形預測。結果表明，相變塑性是影響滲碳淬火變形行為的主要因素，蠕變是影響滲氮處理變形行為的主要因素。

4)  研究了噴丸真空滲碳材料和氣體滲碳材料的表面改性行為與噴丸硬度的關系。試驗采用硬度高于滲碳淬火的噴丸（硬度大于1020HV）進行，結果表明噴丸處理生產的真空滲碳材料表面深度為9.3-14.4nm，范圍為2.6 -3.5μm。經噴丸處理的氣體滲碳材料表面深度0.9μm范圍內產生納米晶粒。被加工材料表層的殘余壓應力隨噴丸硬度的不同而變化。但噴丸硬度越大，表層殘余壓應力值越大，當噴丸硬度大于1200HV時，表層殘余壓應力達到飽和。

5)  研究了Si、Cr添加鋼的異常滲碳層形狀與耐剝離性的關系。試驗鋼是在基礎鋼SCr420中加入Si和Cr以降低Mn含量的鋼。在試鋼上滾動剝離試驗。測試結果是，隨著Si含量的增加，樣品的晶界氧化層深度減小。 Cr量增加，試樣表面組織變為柔軟的不完全淬火組織。這種結構可以抑制裂紋的擴展，從而提高材料的抗剝離性。

6）環保滲碳處理方法研究。主要內容是爐內選擇性放氫的滲碳處理。這種方法具有節能、節約資源的效果。

2、碳氮共滲技術

1)  實驗研究了常壓等離子滲氮相變的不均勻性。研究用鋼為SPCC鋼板。改變等離子輻照間隔和輻照寬度，研究了試驗鋼的淬火特性。試驗結果表明，淬火特性與輻照間隔無關，試樣表層在600℃處理溫度下發生馬氏體轉變。等離子束在照射寬度的中心被照射，并且中心部分被硬化。

2）通過3D攝影研究了滲氮和淬火過程中復合層中產生空隙的過程。研究所用鋼材為590MPa級抗拉強度鋼。試驗鋼樣在N2和NH3混合氣氛中經640℃×5.4ks處理后油淬。對樣品連續拍攝 150 張照片，然后使用連續截面法制作 3D 圖像，以研究在復合層中產生空隙的過程。測試結果表明，復合層中產生的空隙與添加的Ti、Nb、Mn等元素無關，而與復合層的細晶粒有關?？障兑跃Ы鐬槠瘘c產生和生長。晶粒越細，空隙越容易結合成大空隙。

3) 研究了使用氫傳感器來控制氮化氣氛。爐內通入N2、氨、NH3分解氣等氣體，在控制氮勢的同時，通過改變處理溫度和時間對樣品進行氮化處理。測量樣品的氮濃度分布并觀察氮化層的結構。試驗結果表明，采用導熱氫傳感器對氮電位進行線性控制，重現性強，可以生產出高質量的滲氮零件。