自上世纪90年代以来,许多科研工作者对钐铁合金渗氮展开了研究工作,但是目前多数钐铁合金渗氮主要集中在低温固态粉末渗氮方面,其最大的缺点就是氮化时间长,氮化不均匀,氮化效率低。针对低温固态粉末渗氮的缺点,本课题提出了钐铁合金熔体渗氮。本文首先建立了钐铁合金底吹气泡渗氮动力学模型,研究了底吹气泡生成模型:气泡生成的最小压力与外界气压、吹气管半径的关系;气泡的生长模型:外界大气压越大,气泡的生长速率越慢;气泡传质模型:在气泡上浮过程中,气泡的传质速率先增加后减小。最后阐述了气泡上浮至液面后发生聚并破碎的机理。其次进行了钐铁合金熔体渗氮实验。本实验采用了两种渗氮方法,一种是钐铁合金熔体静置渗氮,另一种是钐铁合金熔体底吹氮气泡渗氮。通过钐铁合金熔体静置渗氮实验发现,由于静置渗氮时间长,钐铁合金中的钐挥发严重,又因为熔炼炉腔内存在少量空气,其中的氧与挥发的钐形成氧化钐覆盖在基体表面,进而阻止氮元素向钐铁合金中扩散,因此,静置渗氮并没有达到很好的效果。钐铁合金底吹气泡渗氮熔炼时间短,有效避免了钐的挥发。基体中存在三种相组织,分别是α-Fe相、Sm2Fe17相和富钐相,并且在Sm2Fe17相中发现含有氮元素,其含量最高可以达到0.9%左右。分析认为影响其氮元素的含量没有达到预期Sm2Fe17N3中氮元素的含量有两点原因,一是由于钐铁合金原料中含有碳元素,同为间隙原子的碳也影响了氮原子的渗入;二是渗氮完成后试样基体中仍然有α-Fe相和富钐相,基体并不是均一的Sm2Fe17相。此外,渗氮温度、渗氮时间和渗氮流量的增加均有助于提高钐铁合金中的含氮量。