不(bu)銹(xiu)鋼氮碳共(gong)滲(shen)的(de)主要目的(de)是(shi)提(ti)高工件的(de)表面硬(ying)度、耐磨性能和耐疲勞性能（對于(yu)非不(bu)銹(xiu)鋼還有(you)耐腐蝕性能）。

1. 氮碳共滲層(ceng)的組織

 氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)碳(tan)(tan)共(gong)滲(shen)是同時向工件(jian)表面滲(shen)入氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)和碳(tan)(tan)。工件(jian)經氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)碳(tan)(tan)共(gong)滲(shen)后，表面獲得共(gong)滲(shen)組(zu)(zu)織。因為處理溫度(du)較低（一般低于600℃),在(zai)這個溫度(du)范圍，氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)在(zai)α相(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)(de)固溶(rong)量(liang)遠高于碳(tan)(tan)在(zai)α相(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)(de)固溶(rong)量(liang)，且氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)擴散速度(du)快于碳(tan)(tan)的(de)(de)擴散速度(du)，所以，在(zai)工件(jian)表面層(ceng)(ceng)，即化合(he)物(wu)(wu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)組(zu)(zu)織是ε相(xiang)(xiang)（Fe2~3N)、γ相(xiang)(xiang)（Fe4N)及Fe3C的(de)(de)混合(he)組(zu)(zu)織，含(han)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)約7.4%,含(han)碳(tan)(tan)約1%.在(zai)表面層(ceng)(ceng)內部即擴散層(ceng)(ceng)組(zu)(zu)織基本是ε相(xiang)(xiang)（Fe2~3N)和y相(xiang)(xiang)（Fe4N),氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)含(han)量(liang)減(jian)少(shao)。不銹鋼的(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)碳(tan)(tan)共(gong)滲(shen)組(zu)(zu)織中(zhong)還含(han)有(you)鉻(ge)、鉬等合(he)金元素的(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)化物(wu)(wu)。在(zai)共(gong)滲(shen)溫度(du)，因碳(tan)(tan)的(de)(de)擴散很(hen)慢，其只能以碳(tan)(tan)化物(wu)(wu)（如(ru)Fe3C)的(de)(de)形式存(cun)在(zai)于化合(he)物(wu)(wu)層(ceng)(ceng)中(zhong)。

由于合金(jin)元素的影響，與碳鋼(gang)相比，在相同(tong)條(tiao)件下(xia)不銹鋼(gang)氮碳共(gong)滲(shen)層硬度更高，但滲(shen)層深度淺，硬度變化梯度大，見圖(tu)7-7。圖(tu)7-8是ZGCr28的氮碳共(gong)滲(shen)組(zu)織圖(tu)。

2. 氣體(ti)氮碳共滲

 氣體氮碳(tan)共滲就是把工件(jian)放在含有可分解成(cheng)氮原子(zi)和碳(tan)原子(zi)氣氛的密閉(bi)設備中，在一定的壓(ya)力和溫度(du)條件(jian)下完成(cheng)氮碳(tan)共滲的處理方法。

 氣體氮(dan)碳共滲的介質常見有以(yi)下幾種:

  a. 混合氣體

    即氨氣中加入吸熱式(shi)(shi)氣氛或放(fang)熱式(shi)(shi)氣氛進(jin)行共滲。

   其中，吸熱式氣(qi)氛(fen)(fen)（RX)由乙醇、丙醇等裂解，或由烴類氣(qi)體制(zhi)備(bei)而(er)成(cheng)。吸熱式氣(qi)氛(fen)(fen)（RX)的成(cheng)分(fen)控制(zhi)為(wei)：H2為(wei)32%~40%,CO為(wei)20%~24%,CO2≤1%,N2為(wei)38%~43%.當NH:RX~1:1,控制(zhi)氣(qi)氛(fen)(fen)露點±0℃時，即可(ke)獲得較理(li)想的共滲結果(guo)。

  氨(an)氣中加(jia)入放(fang)熱性氣氛(fen)（NX)進行氮(dan)碳共(gong)滲(shen)時(shi)，放(fang)熱式氣氛(fen)成分(fen)控制為：CO2≤10%,CO≤5%,H2<1%,其余為N20控制NH3:NX≈(5~6):(5~4).由(you)于放(fang)熱式氣氛(fen)中CO含(han)量較(jiao)低(di)，在與氨(an)氣混(hun)合進行共(gong)滲(shen)時(shi)，排出(chu)廢氣中的(de)有毒物質較(jiao)低(di)。

  b. 尿素［（NH₂)₂CO]

   將尿素在500℃以上溫度熱(re)解(jie)，分解(jie)成活性氮原子和碳原子滲(shen)入工件表面(mian)。

  c. 滴注式氣體共(gong)滲

   即將甲酰(xian)胺(an)、乙(yi)酰(xian)胺(an)、三乙(yi)醇胺(an)、尿素、甲醇、乙(yi)醇等以不同比(bi)例配制成滴注劑。滴入密封爐內，在一定的溫(wen)度條件下得(de)到活性(xing)氮原子和碳原子滲入工(gong)件表面(mian)，完成氮碳共(gong)滲過程。

  氣體(ti)氨碳共滲(shen)的(de)滲(shen)層深度(du)及表面(mian)硬度(du)與共滲(shen)溫度(du)、共滲(shen)時間都有一定的(de)關系。這些因(yin)素影響的(de)一般(ban)規律如下。

  共(gong)滲溫度(du)的影響：一般(ban)氣體氮碳共(gong)滲溫度(du)在540~580℃,隨共(gong)滲溫度(du)升(sheng)高(gao)，滲層深(shen)度(du)增加，表面硬度(du)先隨溫度(du)升(sheng)高(gao)而增高(gao)，在570℃左(zuo)右時硬度(du)最高(gao)，然(ran)后溫度(du)再升(sheng)高(gao)，硬度(du)呈下降趨(qu)勢。

  共(gong)滲(shen)時(shi)間的影響：在40%NH3,吸熱型氣氛60%,570℃共(gong)滲(shen)時(shi)，隨著時(shi)間的延(yan)長，共(gong)滲(shen)層深度、表面硬度均(jun)呈增(zeng)加的趨(qu)勢。

  氣體(ti)氮碳共滲工件可以空冷、油冷或(huo)水冷。冷卻速度(du)越(yue)快，變形越(yue)大，但表(biao)面(mian)硬(ying)度(du)和抗疲勞強度(du)越(yue)高。

3. 液體氮(dan)碳共滲

液(ye)體氮(dan)碳(tan)共(gong)滲(shen)也稱鹽浴氮(dan)碳(tan)共(gong)滲(shen)，即(ji)在(zai)含有活(huo)性(xing)氮(dan)原子和活(huo)性(xing)碳(tan)原子的熔鹽液(ye)中完成(cheng)氮(dan)和碳(tan)滲(shen)入工件表面的過程。

早期的液體氨(an)碳(tan)共(gong)滲用鹽(yan)主要是含有NaCN和(he)KCN的氰(qing)鹽(yan)。氯鹽(yan)熔化后經過氧化產生額酸鹽(yan)，再由氛酸鹽(yan)氧化或(huo)分解獲取活性氮(dan)原子［N]和(he)活性碳(tan)原子［C]。

主要的化學反應有：

2NaCN+O₂=2NaCNO

2NaCNO+O₂=Na₂CO₃+2[N]+CO↑

4NaCNO-Na₂CO₃+2[N]+2NaCN+CO↑

2CO=CO₂↑+[C]

KCN也是由(you)上(shang)述反應(ying)獲取的［N]和［C]滲(shen)(shen)人工件表面(mian)，從而完成氮碳(tan)共(gong)滲(shen)(shen)過程。

生產中用氰酸根CNO-的(de)濃度(du)評定鹽浴(yu)活度(du)，通過控制CNO-的(de)含(han)量來控制氮碳共滲層的(de)質量。

氰鹽(yan)(yan)鹽(yan)(yan)浴穩(wen)定性好(hao)(hao)，流動性也好(hao)(hao)，共滲質量穩(wen)定、效果好(hao)(hao)，但其毒性大，現已(yi)很(hen)少(shao)使用(yong)。

還有(you)一種以尿素和(he)碳酸鹽為主要原材料的(de)混合(he)鹽，加熱后產生化(hua)學反應生成氰酸鹽：

2 (NH₂)₂CO+Na₂CO₃=2NaCNO+2NH₃↑ +H₂O+CO₂↑

再由氰酸鹽氧(yang)化和(he)分解獲取活性氮原子(zi)和(he)活性碳原子(zi)：

2NaCNO+O₂-Na₂CO₃+2[N]+CO↑

4NaCNO-Na₂CO₃+2[N] +2NaCN+CO↑

2CO=CO₂↑+[C]

這(zhe)種混(hun)合鹽熔化時損耗大，污染嚴(yan)重(zhong)，反應(ying)生成(cheng)物(wu)中含有氰化物(wu)，有較大的毒性，而且(qie)，鹽浴穩定性差(cha)，鹽浴成(cheng)分調整困難，已經(jing)逐漸減少使用(yong)。

目(mu)前比較常(chang)用(yong)的鹽是由專(zhuan)業廠生(sheng)產的成品鹽，經加熱熔(rong)化(hua)后直接使用(yong)。

成品鹽分兩種，一種是基鹽，主要成分為含40%左右前CNO^-;17%左右的CO^2-₃,其余為堿金屬離子K+或Na+.基鹽是用于第一次熔化或鹽浴耗損后補充用的。另一種是調整鹽，調整法用于調整鹽浴使用，當CNO^-降低至工藝要求后，來提高CNO^-濃度的。

無論使(shi)用(yong)的是哪類鹽，最(zui)終都是依靠氰酸鹽的氧化(hua)、分解來獲取活(huo)性氮原子(zi)和活(huo)性碳(tan)原子(zi)，即有如下的基(ji)本反應

2CNO^-+O₂-CO^2-₃-+2[N]+CO↑

2CO=CO₂↑+[C]

及4CNO=CO^2-₃+2[N]+2CN^-+CO↑

活(huo)性氮(dan)(dan)原子［N]和活(huo)性碳(tan)(tan)原子［C]被工件(jian)表面吸收并向內擴散，完成氮(dan)(dan)碳(tan)(tan)共滲過程。

液體氮(dan)碳(tan)共滲(shen)生產過程中(zhong)的安全(quan)問題(ti)是一個需特殊說明的問題(ti)。

液體氮碳共滲生(sheng)產中，除注(zhu)意熱處理生(sheng)產的常規安全規定外，還應特別注(zhu)意以下各環(huan)節中可(ke)能產生(sheng)的安全、環(huan)保問題。

 ①. 鹽(yan)浴(yu)的熔化和調整

  氮碳(tan)共(gong)滲鹽(yan)浴熔(rong)化和調(diao)整(zheng)時，應注意防止熔(rong)鹽(yan)的(de)(de)迸濺，特別是初次使(shi)用的(de)(de)熔(rong)鹽(yan)或凝固后重(zhong)新開爐時，由于表面(mian)結殼，內部熔(rong)鹽(yan)突(tu)噴造成的(de)(de)傷害。

  鹽(yan)熔化時(shi)會產生廢氣(qi)，應抽風排出室外高空中。

 ②. 用氧(yang)化鹽浴冷卻

  共(gong)滲(shen)鹽浴(yu)(yu)溫(wen)度(du)高(gao)，氧化鹽浴(yu)(yu)溫(wen)度(du)低，在工件從(cong)共(gong)滲(shen)爐出(chu)爐入氧化鹽浴(yu)(yu)爐冷卻時，要注意預冷，防止氧化鹽浴(yu)(yu)的進濺和逸出(chu)。

 ③. 清洗用水的(de)處理

 氮碳共滲用原料是無毒的，但在鹽浴熔化、使用中，會因化學反應生成有毒物CN,在工件清洗時帶入水中。為減少或清除水中的CN-,可用含有次氯酸鈉（NaOCI)的制劑或用硫酸亞鐵（FeSO₄)與工業漂白粉［Ca（OCl)₂·4H₂O]來中和分解CN,保證水中的CN^-降至最低。

 液體氨碳(tan)共(gong)滲(shen)滲(shen)層質量常(chang)見(jian)(jian)的缺陷及預防措施見(jian)(jian)表7-9。不(bu)銹鋼(gang)液體氨碳(tan)共(gong)滲(shen)工藝及效(xiao)果(guo)見(jian)(jian)表7-10。