合金元素的加入大大提高了钢渗氮后的硬度。如果要求高的硬度和抗擦伤能力则一般采用Cr-Mo-Al系钢中，如38CrMoAlA钢。38CrMoAlA钢是我国使用最为广泛的渗氮钢种。碳使钢材具有足够的强度，铝和铬使渗氮层表面获得高硬度，铬还提高钢材心部强度，而铝可消除钢的回火脆性、提高淬透性。但这种钢加工性能较差，热处理时易过热，引起脆性断裂强度下降；脱碳倾向大，因此毛坯应保留足够的加工余量（3-5mm）以保证脱碳量在加工时全部切去。因为脱碳层是造成渗氮表面剥落的原因。该钢广泛用来制造各种齿轮、轴、缸套、蜗轮等精密零件，而不适宜制造重载荷的大型零件。这种钢只有在直径小于50mm时才能淬透。
        38CrMoAlA钢适宜采用二段渗氮工艺：（520~530℃）×（12~18小时）+（560~580℃）×（10~15小时），可以获得高的表面硬度（HV₅＞1000），良好的硬度梯度及深度的配合。高精度精密零件为减少变形和保持良好的硬度梯度，可采用510~530℃长时间的等温渗氮。为了缩短渗氮时间，也可采用600~620℃较高温度的一段渗氮，硬度还能保持在HV₅800以上。这种处理温度只适宜于形状简单不易变形和不在疲劳条件下工作的零件。         这种钢材一般进行调质处理，以充分发挥合金元素对机械性能所起的良好的综合作用。有些不受冲击负荷和某些为了便于机加工的零件也可以用正火回火温度愈高，时间愈长，则渗氮后硬度愈低。一般正火态比调质态离子渗氮后有较高的表面硬度。但截面尺寸大的零件，正火组织的渗氮效果较差。这是由于空冷时冷速太慢所致。
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