1. 液體(ti)氮碳(tan)共滲設備

 液體氮碳共(gong)滲設備(bei)一般采用帶有(you)不(bu)銹鋼坩(gan)堝的井(jing)式電爐。坩(gan)堝內(nei)鹽浴溫度波動(dong)范圍不(bu)應大于±10℃。

 液體氮碳共滲爐(lu)應配備(bei)有抽風裝置，能有效(xiao)地將熔鹽產(chan)生的廢氣排出室外(wai)。

 除共(gong)滲爐外，應有配套的(de)預熱(re)爐，將清洗(xi)后的(de)工件經過預熱(re)，再裝人共(gong)滲爐，以防止工件人爐降低鹽浴溫度。預熱(re)溫度一般為150~300℃。

 還應(ying)配備熱油浴爐，可(ke)控(kong)制油溫在100~120℃之間。油浴爐既可(ke)作(zuo)為共滲工件的(de)冷(leng)卻，也可(ke)作(zuo)為零(ling)件共滲清洗烘干(gan)后的(de)浸(jin)油處理，以提高(gao)工件的(de)表面質(zhi)量。

 對于有更高質量要求的(de)零件(jian)，共滲后可在(zai)350℃左右的(de)氧(yang)化(hua)浴(yu)中冷(leng)卻，為(wei)此，應設置氧(yang)化(hua)浴(yu)爐(lu)。氧(yang)化(hua)浴(yu)爐(lu)的(de)條件(jian)類似于共滲爐(lu)。

2. 液體氮(dan)碳共滲介質

 由(you)于毒性較大，直接使用(yong)NaCN和(he)KCN已被限制，目前，多數熱處理廠或者(zhe)使用(yong)由(you)專業(ye)生產廠生產的(de)成品基鹽和(he)調整鹽，或者(zhe)使用(yong)以尿素、碳酸鹽為主的(de)混合鹽。

 ①. 成(cheng)品基(ji)鹽、調(diao)整鹽（再生鹽）

 這里的(de)(de)基鹽、調整鹽指由專業生產(chan)廠將尿(niao)素、碳酸鹽為主的(de)(de)混(hun)合物(wu)經熔化后(hou)再冷卻而(er)獲得的(de)(de)固體(ti)塊(kuai)狀或(huo)顆(ke)粒(li)狀成品物(wu)，而(er)不是(shi)只將幾(ji)種原料機械(xie)混(hun)合供貨(huo)的(de)(de)混(hun)合物(wu)。

 a. 基(ji)鹽的主要(yao)成分為

 CNO: 38%~41%

 CN: <0.1%

 CO^2-₃:15%~18%

 其余(yu)為以Na+、K+為主的金(jin)屬(shu)離(li)子。

 熔點為410~430℃,熔融態比重約為1.75g/cm³.

 調整鹽則是比基鹽的CNO^-含量更高的物料，主要用于補充、調整已經使用過而且CNO^-含量下降到工藝要求下限的鹽浴，使鹽浴中CNO^-的含量恢復到工藝規定的范圍。

 b. 基鹽的熔化

 首(shou)次熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)時，將(jiang)基(ji)(ji)鹽(yan)(yan)(yan)放(fang)入(ru)(ru)坩(gan)(gan)堝內(nei)，放(fang)入(ru)(ru)量(liang)可(ke)控制(zhi)在坩(gan)(gan)堝容量(liang)的(de)1/3~1/2,將(jiang)坩(gan)(gan)堝控制(zhi)溫度設定在（520±10)℃的(de)范圍，待坩(gan)(gan)堝內(nei)基(ji)(ji)鹽(yan)(yan)(yan)全(quan)部熔(rong)化(hua)后(hou)，再緩慢(man)放(fang)入(ru)(ru)其余基(ji)(ji)鹽(yan)(yan)(yan)（添(tian)加的(de)基(ji)(ji)鹽(yan)(yan)(yan)不(bu)可(ke)太潮濕和太涼，以防迸(beng)濺），直到(dao)預定量(liang)的(de)基(ji)(ji)鹽(yan)(yan)(yan)全(quan)部熔(rong)化(hua)，調整鹽(yan)(yan)(yan)浴(yu)溫度達到(dao)工藝要求的(de)溫度，并(bing)在此溫度空載運行約(yue)4h后(hou)方可(ke)投入(ru)(ru)生產。

 此(ci)時熔鹽浴的CNO-濃(nong)度為(wei)37%~40%。

C. 鹽浴的(de)調整(zheng)。

 當鹽浴工作一定時間后，由于［N]、［C]的消耗，鹽浴中的CNO-降低，CO^2-₃升高，當CNO-低于規定值時，氨碳共滲效果減弱，滿足不了要求，而且，CO^2-₃的升高不但降低了鹽浴的流動性，還會使滲層表面產生疏松。所以，當鹽浴中CNO^-接近工藝規定的下限時，應用調整鹽對鹽浴進行調整。

添加的(de)調整(zheng)鹽重量可按下(xia)面的(de)經驗公式計算

  G=1.15(Y-X) M/100

式中：G為需添加的調整(zheng)鹽(yan)重量，kg;

    Y為預定(ding)調整后的(de)鹽浴(yu)中CNO-百分數；

   X為調整前鹽(yan)浴中CNO-百分數；

   M為鹽浴重量，kg;

（鹽浴比重約(yue)為1.75g/cm3)

 例如，坩堝(guo)內(nei)徑50cm,熔(rong)鹽(yan)深度(du)80cm,則(ze)此時熔(rong)鹽(yan)重(zhong)量(liang)為：M=1/4×3.14×502×80×1.75=274.75(kg)

調整前鹽(yan)浴中的(de)CNO-=33%,即X=33

設定調(diao)整后(hou)鹽(yan)浴中(zhong)的(de)CNO=36%,即Y=36

則應(ying)加調整鹽G=1.15×(36-33)×2745=9.5(g)

如果(guo)鹽浴中的CN-升高了(le)，為降低CN-,可(ke)通入(ru)壓縮空氣，使CN-加速氧(yang)化而(er)降低。當然，這(zhe)時(shi)鹽浴中的CNO-含量也有升高的變化。

根據經驗，CO^2-₃可不化驗，因為一般情況下，CNO^-%+CO^2-₃%≈56%.

②. 混合鹽(yan)

氮碳共滲用(yong)(yong)混合鹽(yan)指熱(re)處(chu)(chu)理廠(chang)自行(xing)采購(gou)符合標(biao)準的(de)尿素、碳酸(suan)鹽(yan)及其他輔助用(yong)(yong)料，按(an)比例(li)混合的(de)混合物料。也有的(de)材料廠(chang)將按(an)比例(li)混合好的(de)基鹽(yan)、調整鹽(yan)未(wei)經熔化而提供給熱(re)處(chu)(chu)理廠(chang)，熱(re)處(chu)(chu)理廠(chang)放入爐內(nei)熔化后使用(yong)(yong)。

目(mu)前，自行配(pei)制(zhi)的氮碳共滲混合鹽配(pei)方較多，這里介紹其中(zhong)一種。

a.配方為

（NH₂)₂CO(尿素）：Na₂CO₃:KCI:KOH=45:35:10:10

 上述配方(fang)中，（NH2)2CO和Na2CO3為主(zhu)原(yuan)料(liao)，二者(zhe)通過(guo)加,熱引起化學反應，生(sheng)成NaCNO,熔(rong)化時（NH2)2CO比Na2CO3，損失大一些，前者(zhe)所占(zhan)(zhan)比例比二者(zhe)平(ping)衡反應需(xu)占(zhan)(zhan)比例偏(pian)大。配方(fang)中的KCI和KOH作為輔助用(yong)料(liao)加入，可提高鹽浴的流動性(xing)和穩定性(xing)，也(ye)對共滲層質(zhi)量(liang)產生(sheng)積極的影響。

 b. 混合鹽的熔化(hua)

 將按比例混合(he)好(hao)的鹽(yan)(yan)加(jia)入坩堝(guo)，占坩堝(guo)深度(du)(du)的3/4左右，通電升溫(wen)，可定溫(wen)度(du)(du)在480~500℃,待鹽(yan)(yan)逐漸熔(rong)化變成(cheng)液體(ti)，鹽(yan)(yan)面下沉(chen)時，再逐漸添加(jia)其余鹽(yan)(yan)，力求保持(chi)原鹽(yan)(yan)面高度(du)(du)，直至預定鹽(yan)(yan)全部熔(rong)化成(cheng)液體(ti)，將溫(wen)度(du)(du)調至540~560℃保持(chi)4h后，再放工件開始工作(zuo)。

 這種混(hun)合(he)散(san)裝(zhuang)鹽的熔(rong)化(hua)比成品鹽的熔(rong)化(hua)更麻煩，熔(rong)化(hua)過程中有大量的廢氣產(chan)生，對周圍環境及操作(zuo)者帶(dai)來不(bu)利的影響，另外，散(san)裝(zhuang)混(hun)合(he)鹽熔(rong)化(hua)時損(sun)失大、利用率低。

 c. 鹽浴的(de)調整

這種鹽浴的(de)調(diao)整相(xiang)對(dui)于成(cheng)品(pin)鹽鹽浴調(diao)整比(bi)較困難(nan)。

由于共滲零件時消耗了大量的［N]和［C],使鹽浴中的CNO-降低、CO^2-₃升高。CN-升高，鹽浴的流動性變差，所以，調整鹽浴的目的就是提高CNO的含量，降低CO^2-₃的含量，使其恢復到工藝要求的范圍。所以，這種鹽浴的調整主要是添加（NH₂)₂CO,使其參加與鹽浴中的Na₂CO₃進行反應，達到調整鹽浴成分的目的。添加尿素的重量，可以參照成品調整鹽的計算公式，但需將系數1.15變為3。

 用尿(niao)素調整鹽浴時要(yao)緩慢加入，且(qie)攪拌鹽浴，以保證添加的(de)尿(niao)素能充(chong)分發揮作用，減少損失。

 為保持(chi)鹽(yan)浴的(de)流(liu)動性和穩定性，也應適(shi)當(dang)添加(jia)KCI和KOH。調整鹽(yan)浴時，可降低鹽(yan)浴的(de)溫(wen)度（500~520℃),待添加(jia)物全部熔化(hua)后，再升到工藝(yi)要求的(de)溫(wen)度。

3. 液(ye)體氨碳共滲工件(jian)的預(yu)先處理(li)

參見(jian)本(ben)章(zhang)第一節不銹鋼氣體滲氮零件預先處理的有關內容。

4. 共滲(shen)前的生產準備

每爐應(ying)配備(bei)檢查試塊，試塊應(ying)與(yu)工件同(tong)材質并經過相同(tong)的工藝(yi)程序，表(biao)面粗糙度(du)不大于Ra 0.4μm。

待滲工(gong)件表面(mian)不得(de)有脫碳層、銹斑、劃痕、尖(jian)角、銳邊(bian)，表面(mian)最好(hao)經(jing)過加工(gong)。

工件共(gong)滲面共(gong)滲后原(yuan)則(ze)上不允許(xu)磨(mo)削，必需(xu)磨(mo)削時，磨(mo)削量不應大于0.05mm。

共滲工件(jian)應(ying)選擇合適的工裝，細長(chang)件(jian)應(ying)吊掛。

裝爐前應認真檢查(cha)設(she)備及控制裝置(zhi)，保(bao)證(zheng)其完好(hao)。

5. 液體氮碳共滲工藝(yi)及操作要點

 液體氮碳共滲(shen)的主要工藝流程是：工件清(qing)理(li)－裝卡－預熱(re)－共滲(shen)處理(li)－冷卻－清(qing)洗 烘干 - 浸油。

 ①. 工件清理

   去(qu)除工件表(biao)面(mian)(mian)銹痕、油污，保證工件表(biao)面(mian)(mian)清潔。

 ②. 裝卡(ka)

   依(yi)據工(gong)件(jian)形(xing)狀(zhuang)選擇卡（掛）具，保(bao)證工(gong)件(jian)待滲面不(bu)互相接觸，工(gong)件(jian)擺放均勻。

 ③. 預熱

   工(gong)件人共滲爐前，應經300~350℃溫度預熱，保持時(shi)間不(bu)少(shao)于30min.

 ④. 共滲

  預熱后的工(gong)件裝入熔(rong)鹽浴(yu)爐內，應保(bao)證工(gong)件浸人鹽浴(yu)中，工(gong)件之間保(bao)留空隙(xi)，工(gong)件裝入量(liang)一(yi)般控制(zhi)在鹽浴(yu)重量(liang)的30%~40%.

  鹽浴成(cheng)分中，CNO-的(de)控制(zhi)應(ying)根(gen)據共滲目的(de)調(diao)整(zheng)選擇：以提(ti)高(gao)減摩(mo)、抗(kang)咬死性能為主要目的(de)時，CNO-最好控制(zhi)在36%~40%之(zhi)間；以抗(kang)磨損、提(ti)高(gao)耐(nai)磨性為主要目的(de)時，CNO-最好控制(zhi)在32%~36%之(zhi)間。通常，CNO-控制(zhi)在34%~38%之(zhi)間，各種(zhong)性能均有(you)較好的(de)效果(guo)。

 CNO-含量(liang)不(bu)足會(hui)使滲層(ceng)深度不(bu)夠、硬度不(bu)足；CNO-含量(liang)過高，可能引(yin)起(qi)滲層(ceng)表面質量(liang)不(bu)良，產生(sheng)疏(shu)松。

 共(gong)滲(shen)(shen)溫(wen)度；氨碳(tan)共(gong)滲(shen)(shen)在530~580℃溫(wen)度之間都可進行，在實際生產時，根據材料種類、工件(jian)使用功能(neng)等因素確定，不(bu)銹鋼(gang)液體氮(dan)碳(tan)共(gong)滲(shen)(shen)可選用560~570℃.共(gong)滲(shen)(shen)溫(wen)度太(tai)低(di)，共(gong)滲(shen)(shen)層深度偏淺(qian)，硬度偏低(di)；溫(wen)度太(tai)高，表面可能(neng)產生疏松(song)，溫(wen)度超過(guo)600℃,有可能(neng)因CN-升(sheng)高、CNO-下降使鹽浴報廢。

 共(gong)滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)時間(jian)：隨(sui)著共(gong)滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)保(bao)溫(wen)時間(jian)的加(jia)長(chang)(chang)，滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)層(ceng)深度增(zeng)加(jia)，超過3h后(hou)，化(hua)(hua)合(he)物層(ceng)深度增(zeng)加(jia)緩慢，而擴散層(ceng)深度則呈直線(xian)上升。共(gong)滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)保(bao)溫(wen)時間(jian)還對滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)層(ceng)硬度產生影響，有試驗表明，共(gong)滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)保(bao)溫(wen)時間(jian)超過3h,滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)層(ceng)表面硬度有下降的趨勢(shi)，且(qie)滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)層(ceng)硬度峰值隨(sui)時間(jian)的加(jia)長(chang)(chang)內(nei)移，說明共(gong)滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)時間(jian)過長(chang)(chang)會(hui)引(yin)起表面化(hua)(hua)合(he)物外層(ceng)產生疏松。所以，不銹鋼氮(dan)碳共(gong)滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)保(bao)溫(wen)時間(jian)應依據(ju)材料及工(gong)件的大小，控制在60~180min。

 ⑤. 冷卻

  工件共滲完成后，出爐(lu)冷(leng)(leng)卻可采用(yong)空(kong)冷(leng)(leng)、油冷(leng)(leng)、水冷(leng)(leng)或氧化浴(yu)分級(ji)冷(leng)(leng)卻。

   空冷可保證工件(jian)有最小的(de)冷卻(que)變形。細(xi)長件(jian)、薄刃(ren)具件(jian)、易變形件(jian)常采用(yong)空冷。但空冷時表(biao)面易現花(hua)斑痕，且(qie)表(biao)面清(qing)理(li)較困難。

  油冷(leng)、水冷(leng)可使(shi)工(gong)件表面潔凈，在一定程度上提(ti)高了表面的抗(kang)疲勞性能(neng)，但易引起冷(leng)卻(que)變形(xing)。

  氧(yang)化鹽浴分級(ji)冷(leng)卻可使(shi)工件表面生成Fe3O4薄(bo)膜，并將從共滲爐內帶出(chu)的微量氰(qing)鹽氧(yang)化成無毒物(wu)，便于排放(fang)，同時也可徹底去除附著在工件表面的氰(qing)化物(wu)。

  共滲(shen)后采用氧化鹽浴冷卻也是(shi)下(xia)面談(tan)到(dao)的QPQ處理的必須工序過程。

 ⑥. 清洗

  冷卻后(hou)的共滲件(jian)應先用(yong)熱水煮沸清洗(xi)，再(zai)用(yong)自來(lai)水沖洗(xi)，以去(qu)掉工件(jian)表面的殘鹽(yan)和微(wei)量氰化物。

 ⑦. 烘干

   清洗后的工(gong)件最好在100~200℃溫度下緩(huan)慢烘(hong)干。

 ⑧. 浸油

  烘干后的工件(jian)在熱(re)機油中浸(jin)泡10~15min,以保(bao)證工件(jian)表(biao)面光(guang)亮(liang)。

6. 液體氮(dan)碳共滲質量檢(jian)查

①. 外觀

  共滲并清洗(xi)后的工(gong)件(jian)呈深灰或灰黑色（不(bu)(bu)銹鋼或鑄鐵件(jian)），盲(mang)孔、狹(xia)縫處不(bu)(bu)得(de)滯有殘鹽(yan)，工(gong)作面不(bu)(bu)得(de)有碰傷(shang)、劃痕(hen)。

②. 硬度

  表面(mian)硬(ying)度用低負(fu)荷(he)維氏硬(ying)度計(ji)檢(jian)測(ce)，負(fu)荷(he)量可采(cai)用1kg或5kg.檢(jian)測(ce)硬(ying)度應達(da)到技術要求，并注明采(cai)用負(fu)荷(he)值(zhi)，如(ru)HV1或HV5等。

③. 共(gong)滲(shen)層深(shen)度

  化合(he)物層及擴散(san)層深度的(de)測量采用有關標準推薦的(de)腐蝕劑和測量方(fang)法。

 一般用金相(xiang)法測量(liang)到針狀氮(dan)化物終(zhong)了處即為擴散層。碳鋼件檢查時(shi)可將試(shi)塊在(zai)300℃保溫2小時(shi)后測量(liang)。

 也可采用(yong)斷面硬度法，即由試樣表面向心部(bu)測量顯微(wei)硬度（負荷100g).由表面測至顯微(wei)硬度比(bi)心部(bu)，即基體硬度高30~50HV處為滲(shen)層部(bu)深度。

④. 滲(shen)(shen)層(ceng)脆性（滲(shen)(shen)層(ceng)致密度）

 共(gong)滲(shen)(shen)層(ceng)脆(cui)(cui)性可參照滲(shen)(shen)氮脆(cui)(cui)性檢驗方(fang)法和(he)標準GB/T11354《鋼鐵零(ling)件共(gong)滲(shen)(shen)層(ceng)深度測定(ding)和(he)金相(xiang)組織(zhi)檢驗》。