工件经QPQ处理后，最终形成的渗层深度、致密度、均匀度不仅和盐浴状态、工艺相关，还和工件材料本身密切相关，比如工件组织的晶粒度级别、前热处理状态、应力残留情况、表面粗糙度大小、切削液残留、表面清洁度都会对渗层的形成造成影响。本期以38CrMoAl材料为例，介绍表面粗糙度对渗层组织和性能的影响。下图是用38CrMoAl材料制作的零件。
38CrMoAl钢是一种中碳合金渗氮钢，具有优良的渗氮性能，且渗氮层耐磨、耐蚀、疲劳强度高，以及综合力学性能优良等特点，该钢材在国防、航空航天及民用领域应用广泛，常被用来制备分油盘、柱塞、阀门、齿轮、镗杆及主轴等零部件。为获得理想的渗氮零部件综合性能，国内外诸多学者均进行了很多研究。其化学成分见下表。
通过观察，不同粗糙度的金相组织深度存在一定差别，组织成分无差别，组织由外表面向基体依次为白亮层ε相、扩散层γ´相、α´ 相（即含氮马氏体相），以及基体组成。心部组织为2级“索氏体+少量铁素体”，渗氮层组织为4级“渗氮索氏体+半连续细网状氮化物”。
不同表面粗糙度试样渗氮后表面硬度如图所示。随着表面粗糙度均值增大渗氮层表面硬度略有降低，但不显著。
不同表面粗糙度试样渗氮后表面脆性级别如图所示。由图可见，随着表面粗糙度均值增大，渗层表面脆性级别呈降低趋势。这说明38CrMoAl钢渗氮层表面硬度及渗氮层表面脆性与表面粗糙度相关。
不同表面粗糙度试样渗氮层硬度梯度如图所示。表面粗糙度均值较大时，渗氮层硬度梯度相对平缓，随着渗氮层深度增加，硬度不断减小并趋于基体硬度值。
不同表面粗糙度试样渗氮后渗层深度如图所示。随着表面粗糙度均值增大，渗氮层的白亮层和扩散层也对应增厚。这说明渗氮层硬度梯度、渗氮层深度与表面粗糙度相关，硬度梯度随表面粗糙度均值增大而趋于平缓，渗氮层深度随表面粗糙度均值增大而加厚，且当表面粗糙度均值达到1.46μm后，渗氮层增厚速率减小且最后趋于稳定，当表面粗糙度均值达到3.24μm时，渗氮层白层和扩散层达到最大，分别达到24μm和360.8μm。
表面粗糙度对白层和渗氮层深度的影响值得关注，在相同渗氮条件下，表面粗糙度越低，所需渗氮时间越长，一定范围内表面粗糙度较大时，具有更高的渗氮效率。一方面，适当粗糙的表面有利于氰酸根中分解出活性氮原子[N]的吸附；另一方面，粗糙的表面增大了活性氮原子[N]与试样表面的接触面积，使单位时间能够吸附更多的活性氮原子[N]参与界面反应。表面粗糙度较大的表面在渗氮吸收阶段具有较高的吸收能力，而较高的吸氮能力有利于获得较深的渗氮层。
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