Lehrer 图以温度为纵轴、氮势 Kn（对数坐标）为横轴，表示纯铁在平衡条件下表面会形成的相：Kn 低时只有 α-Fe（含氮铁素体），提高到一定值后出现 γ′-Fe₄N，再高则出现 ε-Fe₂₋₃N。工艺上通过选择 Kn 落在哪个相区，来决定是否形成化合物层以及形成哪种相。实际合金钢的相边界会有偏移，需要结合经验修正。
- 纵轴温度、横轴 Kn（对数坐标）
- 三个主要相区：α（扩散）、γ′、ε
- Kn 低于 α/γ′ 边界 → 不形成化合物层
- 想要 γ′ 层 → Kn 落在 γ′ 区；想要 ε 层 → 更高 Kn
- 图基于纯铁平衡，合金钢需修正
坐标与相区
Lehrer 图（Lehrer diagram）由 E. Lehrer 在 20 世纪 30 年代根据纯铁—氨—氢平衡建立：
- 纵轴：温度（°C）；
- 横轴：氮势 Kn（对数坐标），或等价的 NH₃/H₂ 关系；
- 相区：从左到右依次为 α-Fe（氮固溶于铁素体）、γ′-Fe₄N、ε-Fe₂₋₃N。高温区还有 γ（含氮奥氏体）。
在给定温度下，Kn 越高，越往右进入氮含量更高的相区。
怎么用
例 1：只要扩散层，不要白亮层
选择在工艺温度下低于 α/γ′ 边界的 Kn，这样表面只形成含氮铁素体和合金氮化物析出，不形成化合物层。常用于对脆性敏感的零件。
例 2：要一层致密的 γ′ 层
Kn 选在 γ′ 区，并控制时间，得到以 γ′ 为主、韧性较好的化合物层。
例 3：要较厚的 ε 层（耐磨、耐蚀）
提高 Kn 进入 ε 区，常见于氮碳共渗或对耐蚀性有要求的零件。
两段式渗氮
为了兼顾速度和组织，常用两段式工艺：
- 第一段用较高 Kn，快速在表面建立氮浓度；
- 第二段降低 Kn，让氮向内扩散，同时控制化合物层厚度和相组成，减少多孔层。
Lehrer 图帮助确定每段 Kn 应落在哪个区域。
使用注意
- 图基于纯铁平衡：合金元素（Cr、Al、Mo 等）形成合金氮化物，会改变实际的氮吸收和相界位置；
- 动力学：Lehrer 图反映平衡状态，实际化合物层形成还有孕育期和生长动力学；
- 表面状态：钝化膜、油污会显著影响渗氮开始阶段，需要清洗和预氧化/活化处理；
- 测量准确性：Kn 计算依赖氢探头或分析仪的精度。
常见问题
为什么同一个 Kn 在不同钢种上结果不同？
合金元素与氮形成氮化物，消耗表层氮并改变扩散行为；钢的初始组织和表面状态也有影响。工艺需要按钢种验证。
Lehrer 图适用于氮碳共渗吗？
氮碳共渗中有碳参与，会出现碳氮化合物，相界与纯氮 Lehrer 图不同。可以参考，但需要使用含碳体系的相图或经验数据。
控制器能显示当前在 Lehrer 图中的位置吗？
许多现代渗氮控制系统会以 Lehrer 图为背景显示实时 Kn 与温度点，便于操作者直观判断。