不銹(xiu)鋼氮碳(tan)共滲的(de)主(zhu)要(yao)目的(de)是提(ti)高工件的(de)表(biao)面硬度(du)、耐磨性能和耐疲(pi)勞性能（對于非(fei)不銹(xiu)鋼還有(you)耐腐蝕(shi)性能）。

1. 氮碳共(gong)滲層的組織

 氮(dan)(dan)碳(tan)(tan)共(gong)滲(shen)是(shi)同時向工件表(biao)面(mian)滲(shen)入氮(dan)(dan)和(he)碳(tan)(tan)。工件經氮(dan)(dan)碳(tan)(tan)共(gong)滲(shen)后，表(biao)面(mian)獲得(de)共(gong)滲(shen)組織。因(yin)為處理溫度(du)較低（一般低于600℃),在(zai)(zai)這個溫度(du)范(fan)圍，氮(dan)(dan)在(zai)(zai)α相(xiang)(xiang)中的(de)(de)(de)固(gu)溶量遠高于碳(tan)(tan)在(zai)(zai)α相(xiang)(xiang)中的(de)(de)(de)固(gu)溶量，且氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)速(su)度(du)快(kuai)于碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)速(su)度(du)，所(suo)以，在(zai)(zai)工件表(biao)面(mian)層(ceng)(ceng)，即化合(he)(he)物(wu)(wu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)組織是(shi)ε相(xiang)(xiang)（Fe2~3N)、γ相(xiang)(xiang)（Fe4N)及Fe3C的(de)(de)(de)混合(he)(he)組織，含氮(dan)(dan)約7.4%,含碳(tan)(tan)約1%.在(zai)(zai)表(biao)面(mian)層(ceng)(ceng)內部即擴(kuo)散(san)層(ceng)(ceng)組織基(ji)本是(shi)ε相(xiang)(xiang)（Fe2~3N)和(he)y相(xiang)(xiang)（Fe4N),氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)含量減少。不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)氮(dan)(dan)碳(tan)(tan)共(gong)滲(shen)組織中還含有鉻(ge)、鉬等合(he)(he)金元(yuan)素的(de)(de)(de)氮(dan)(dan)化物(wu)(wu)。在(zai)(zai)共(gong)滲(shen)溫度(du)，因(yin)碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)很(hen)慢(man)，其(qi)只能以碳(tan)(tan)化物(wu)(wu)（如Fe3C)的(de)(de)(de)形式存在(zai)(zai)于化合(he)(he)物(wu)(wu)層(ceng)(ceng)中。

由于合金元素的(de)影響，與碳(tan)鋼相比，在(zai)相同條件下不銹(xiu)鋼氮(dan)碳(tan)共滲層(ceng)硬(ying)度(du)(du)更(geng)高，但滲層(ceng)深度(du)(du)淺，硬(ying)度(du)(du)變化梯(ti)度(du)(du)大，見(jian)圖7-7。圖7-8是(shi)ZGCr28的(de)氮(dan)碳(tan)共滲組織圖。

2. 氣體氮碳共滲

 氣體氮碳共滲就是把(ba)工件放在含有(you)可分解(jie)成氮原(yuan)子和碳原(yuan)子氣氛的(de)密閉設(she)備中，在一定的(de)壓力和溫度條件下完成氮碳共滲的(de)處理方法。

 氣(qi)體氮(dan)碳(tan)共滲的介質常(chang)見有以下幾種:

  a. 混合氣體

    即氨(an)氣(qi)中加入吸熱式氣(qi)氛或放熱式氣(qi)氛進(jin)行共(gong)滲。

   其中，吸熱(re)式(shi)(shi)氣氛(fen)（RX)由乙(yi)醇、丙醇等裂解(jie)，或由烴(jing)類氣體制(zhi)備而成(cheng)。吸熱(re)式(shi)(shi)氣氛(fen)（RX)的成(cheng)分控(kong)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(kong)制(zhi)氣氛(fen)露(lu)點±0℃時，即可獲得較理想的共(gong)滲結果。

  氨氣(qi)(qi)中加入放熱性(xing)氣(qi)(qi)氛(fen)（NX)進(jin)行(xing)(xing)氮碳共滲時，放熱式氣(qi)(qi)氛(fen)成分控(kong)(kong)制(zhi)為：CO2≤10%,CO≤5%,H2<1%,其(qi)余為N20控(kong)(kong)制(zhi)NH3:NX≈(5~6):(5~4).由于放熱式氣(qi)(qi)氛(fen)中CO含量較(jiao)低(di)，在與氨氣(qi)(qi)混合進(jin)行(xing)(xing)共滲時，排出廢氣(qi)(qi)中的有毒物質較(jiao)低(di)。

  b. 尿素［（NH₂)₂CO]

   將(jiang)尿素在(zai)500℃以上溫(wen)度熱解(jie)(jie)，分解(jie)(jie)成(cheng)活性氮原(yuan)子和碳(tan)原(yuan)子滲入工件表面(mian)。

  c. 滴注式氣體共滲

   即將甲酰(xian)(xian)胺(an)、乙酰(xian)(xian)胺(an)、三(san)乙醇(chun)胺(an)、尿素、甲醇(chun)、乙醇(chun)等(deng)以不同比例配制成(cheng)滴注劑。滴入密封爐(lu)內，在一定(ding)的溫(wen)度條(tiao)件下得(de)到活性氮原(yuan)子(zi)和碳(tan)(tan)原(yuan)子(zi)滲(shen)入工(gong)件表面，完成(cheng)氮碳(tan)(tan)共滲(shen)過程(cheng)。

  氣體氨碳共(gong)滲的滲層深度(du)(du)及表面硬(ying)度(du)(du)與共(gong)滲溫(wen)度(du)(du)、共(gong)滲時間都有一定的關系(xi)。這(zhe)些因素影響的一般規律如下(xia)。

  共(gong)滲(shen)溫(wen)度(du)(du)的影響(xiang)：一般氣體氮碳(tan)共(gong)滲(shen)溫(wen)度(du)(du)在540~580℃,隨(sui)共(gong)滲(shen)溫(wen)度(du)(du)升高，滲(shen)層(ceng)深度(du)(du)增加，表面(mian)硬度(du)(du)先隨(sui)溫(wen)度(du)(du)升高而增高，在570℃左右時硬度(du)(du)最高，然后溫(wen)度(du)(du)再升高，硬度(du)(du)呈下降趨(qu)勢(shi)。

  共滲時間的(de)影響：在(zai)40%NH3,吸熱型氣氛60%,570℃共滲時，隨著時間的(de)延長，共滲層深度、表面(mian)硬度均呈增加的(de)趨勢。

  氣體氮碳共滲工(gong)件可以(yi)空冷(leng)(leng)、油冷(leng)(leng)或水(shui)冷(leng)(leng)。冷(leng)(leng)卻(que)速度越(yue)快，變形越(yue)大，但表面(mian)硬度和抗(kang)疲勞強度越(yue)高。

3. 液體氮(dan)碳共滲

液體氮碳(tan)共滲也稱鹽浴(yu)氮碳(tan)共滲，即在含有活性氮原子和活性碳(tan)原子的熔鹽液中完成氮和碳(tan)滲入工件(jian)表(biao)面的過程。

早期的液體(ti)氨碳(tan)共滲用(yong)鹽(yan)主要是含有NaCN和KCN的氰鹽(yan)。氯鹽(yan)熔(rong)化后經過氧化產生額(e)酸(suan)鹽(yan)，再(zai)由氛酸(suan)鹽(yan)氧化或分解(jie)獲取活性(xing)氮原(yuan)子［N]和活性(xing)碳(tan)原(yuan)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(ye)是由上述反應獲取(qu)的［N]和［C]滲人工件表(biao)面，從(cong)而(er)完(wan)成氮碳共滲過(guo)程(cheng)。

生產中用氰酸(suan)根CNO-的(de)濃(nong)度評定鹽浴活度，通過(guo)控制CNO-的(de)含(han)量來控制氮碳(tan)共滲層的(de)質量。

氰鹽鹽浴穩(wen)定性好(hao)(hao)，流動性也(ye)好(hao)(hao)，共(gong)滲(shen)質(zhi)量穩(wen)定、效(xiao)果好(hao)(hao)，但其毒性大，現已很(hen)少使用。

還有一(yi)種以(yi)尿素和碳酸鹽(yan)(yan)為(wei)主要原材(cai)料的(de)混(hun)合(he)鹽(yan)(yan)，加熱后產(chan)生化學反(fan)應生成氰酸鹽(yan)(yan)：

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

再由氰酸鹽氧化和分解獲取活性氮原(yuan)子和活性碳原(yuan)子：

2NaCNO+O₂-Na₂CO₃+2[N]+CO↑

4NaCNO-Na₂CO₃+2[N] +2NaCN+CO↑

2CO=CO₂↑+[C]

這種混合鹽熔(rong)化(hua)時(shi)損耗大，污染(ran)嚴重，反應生成物中含有氰(qing)化(hua)物，有較大的(de)毒性(xing)，而且，鹽浴穩定性(xing)差，鹽浴成分調整困(kun)難，已經逐漸減少使用。

目(mu)前比較常用的鹽是由專業廠生產的成品鹽，經加熱熔(rong)化(hua)后直接使用。

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。

無論使用的(de)(de)是哪類鹽(yan)(yan)，最終都是依靠氰酸鹽(yan)(yan)的(de)(de)氧化、分解來(lai)獲(huo)取活性氮原子和活性碳原子，即有如下的(de)(de)基本反(fan)應

2CNO^-+O₂-CO^2-₃-+2[N]+CO↑

2CO=CO₂↑+[C]

及4CNO=CO^2-₃+2[N]+2CN^-+CO↑

活性氮原子［N]和活性碳(tan)原子［C]被工件表面吸(xi)收并向內擴散，完成氮碳(tan)共滲過程。

液(ye)體(ti)氮(dan)碳共滲(shen)生產過程(cheng)中的(de)安全問(wen)題(ti)(ti)是一(yi)個需特(te)殊說明的(de)問(wen)題(ti)(ti)。

液體氮碳共滲生(sheng)產中(zhong)，除注意熱處理生(sheng)產的常規安全規定(ding)外(wai)，還應特(te)別(bie)注意以下各環節中(zhong)可能產生(sheng)的安全、環保(bao)問題。

 ①. 鹽浴的熔化和調整(zheng)

  氮碳共滲(shen)鹽浴(yu)熔化和調整時(shi)，應注意防止熔鹽的(de)迸濺(jian)，特(te)別(bie)是初次使用的(de)熔鹽或凝固后(hou)重(zhong)新開爐(lu)時(shi)，由于表面結殼，內部熔鹽突噴造成的(de)傷害。

  鹽熔化時會產(chan)生(sheng)廢氣，應抽(chou)風排(pai)出(chu)室外高空中。

 ②. 用氧化(hua)鹽浴冷卻

  共滲鹽浴(yu)(yu)溫度高，氧化鹽浴(yu)(yu)溫度低，在工件(jian)從共滲爐出爐入氧化鹽浴(yu)(yu)爐冷卻(que)時，要注(zhu)意預(yu)冷，防止(zhi)氧化鹽浴(yu)(yu)的進濺(jian)和(he)逸出。

 ③. 清洗(xi)用水的處(chu)理(li)

 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(an)碳(tan)共滲滲層質量(liang)常(chang)見(jian)的(de)缺(que)陷及預防(fang)措施(shi)見(jian)表7-9。不銹鋼液體氨(an)碳(tan)共滲工藝(yi)及效果(guo)見(jian)表7-10。