1. 液體氮碳共滲設(she)備

 液體氮碳(tan)共滲設備(bei)一(yi)般采(cai)用(yong)帶有不銹鋼坩堝的井式電爐。坩堝內鹽浴溫度波(bo)動范圍不應(ying)大(da)于±10℃。

 液體氮碳共滲爐應配備(bei)有抽(chou)風(feng)裝置，能有效地將熔鹽產生的(de)廢氣(qi)排出(chu)室外。

 除共滲爐外(wai)，應有配(pei)套的預(yu)熱爐，將清洗后的工件經過預(yu)熱，再裝(zhuang)人共滲爐，以防止工件人爐降低鹽浴溫度(du)。預(yu)熱溫度(du)一般為150~300℃。

 還應(ying)配(pei)備(bei)熱(re)油(you)浴爐，可(ke)控制油(you)溫在(zai)100~120℃之間。油(you)浴爐既(ji)可(ke)作為(wei)共(gong)滲工件(jian)(jian)的冷卻，也(ye)可(ke)作為(wei)零(ling)件(jian)(jian)共(gong)滲清洗(xi)烘干后(hou)的浸油(you)處理，以提高工件(jian)(jian)的表面質(zhi)量(liang)。

 對于有更(geng)高質量要求的零(ling)件，共(gong)滲(shen)后可在(zai)350℃左右的氧化(hua)浴中冷(leng)卻，為此，應設置氧化(hua)浴爐。氧化(hua)浴爐的條件類似于共(gong)滲(shen)爐。

2. 液(ye)體氮碳共(gong)滲介質

 由(you)于毒性(xing)較大，直接使用NaCN和(he)(he)KCN已被(bei)限制(zhi)，目(mu)前，多(duo)數熱處理廠(chang)或者(zhe)使用由(you)專業(ye)生產廠(chang)生產的成(cheng)品基(ji)鹽(yan)和(he)(he)調整鹽(yan)，或者(zhe)使用以尿(niao)素、碳酸鹽(yan)為(wei)主的混合鹽(yan)。

 ①. 成(cheng)品基(ji)鹽、調整(zheng)鹽（再生(sheng)鹽）

 這(zhe)里的(de)基鹽、調整(zheng)鹽指由專業生(sheng)產廠(chang)將尿素、碳酸鹽為主的(de)混合(he)(he)物經熔(rong)化后再(zai)冷卻而(er)獲(huo)得的(de)固體塊(kuai)狀或顆粒狀成品物，而(er)不是只將幾種原料機械混合(he)(he)供貨的(de)混合(he)(he)物。

 a. 基鹽(yan)的主要成分(fen)為

 CNO: 38%~41%

 CN: <0.1%

 CO^2-₃:15%~18%

 其余為以Na+、K+為主的(de)金屬(shu)離(li)子(zi)。

 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

 首次熔鹽(yan)時，將(jiang)基(ji)鹽(yan)放入(ru)(ru)(ru)坩(gan)堝(guo)內(nei)，放入(ru)(ru)(ru)量(liang)(liang)可控制在(zai)坩(gan)堝(guo)容量(liang)(liang)的(de)(de)1/3~1/2,將(jiang)坩(gan)堝(guo)控制溫(wen)度設定在(zai)（520±10)℃的(de)(de)范圍(wei)，待(dai)坩(gan)堝(guo)內(nei)基(ji)鹽(yan)全部(bu)熔化后，再(zai)緩慢放入(ru)(ru)(ru)其(qi)余(yu)基(ji)鹽(yan)（添加的(de)(de)基(ji)鹽(yan)不可太潮(chao)濕和太涼，以防迸(beng)濺(jian)），直到(dao)預定量(liang)(liang)的(de)(de)基(ji)鹽(yan)全部(bu)熔化，調整鹽(yan)浴(yu)溫(wen)度達(da)到(dao)工藝要求的(de)(de)溫(wen)度，并在(zai)此溫(wen)度空載(zai)運行約4h后方(fang)可投(tou)入(ru)(ru)(ru)生產。

 此時熔鹽(yan)浴的CNO-濃度為37%~40%。

C. 鹽(yan)浴的調整(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(tian)加的調整鹽(yan)重(zhong)量可按下面(mian)的經(jing)驗(yan)公式計算

  G=1.15(Y-X) M/100

式中(zhong)：G為(wei)需添加的調(diao)整鹽(yan)重量，kg;

    Y為(wei)預定調(diao)整后的鹽浴中CNO-百分(fen)數；

   X為(wei)調整前鹽(yan)浴(yu)中CNO-百分數；

   M為(wei)鹽(yan)浴重量，kg;

（鹽浴(yu)比重(zhong)約為1.75g/cm3)

 例如，坩(gan)堝(guo)內徑50cm,熔(rong)鹽(yan)深(shen)度(du)80cm,則此(ci)時熔(rong)鹽(yan)重量為：M=1/4×3.14×502×80×1.75=274.75(kg)

調(diao)整前(qian)鹽(yan)浴中的CNO-=33%,即(ji)X=33

設定(ding)調整后(hou)鹽浴中的CNO=36%,即Y=36

則應加調整鹽G=1.15×(36-33)×2745=9.5(g)

如果鹽浴(yu)(yu)中的(de)CN-升高了，為降(jiang)低CN-,可通入壓縮(suo)空氣，使CN-加速氧化(hua)而降(jiang)低。當然(ran)，這時鹽浴(yu)(yu)中的(de)CNO-含量也有升高的(de)變(bian)化(hua)。

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(gong)滲用(yong)混(hun)(hun)合(he)鹽(yan)(yan)(yan)指(zhi)熱處(chu)理(li)廠(chang)自行采購(gou)符合(he)標準的尿(niao)素、碳酸鹽(yan)(yan)(yan)及其(qi)他輔助用(yong)料，按(an)比例(li)混(hun)(hun)合(he)的混(hun)(hun)合(he)物料。也有的材(cai)料廠(chang)將按(an)比例(li)混(hun)(hun)合(he)好的基(ji)鹽(yan)(yan)(yan)、調整鹽(yan)(yan)(yan)未經熔化而提供給熱處(chu)理(li)廠(chang)，熱處(chu)理(li)廠(chang)放入爐(lu)內熔化后(hou)使(shi)用(yong)。

目前，自行配(pei)制(zhi)的氮碳共滲混合(he)鹽配(pei)方較多(duo)，這里(li)介紹其(qi)中一種。

a.配方為(wei)

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

 上述配方中，（NH2)2CO和(he)Na2CO3為主(zhu)原(yuan)料，二者通過加(jia)(jia),熱引起化學反(fan)應(ying)(ying)，生成NaCNO,熔化時（NH2)2CO比(bi)Na2CO3，損(sun)失(shi)大一些，前者所占比(bi)例(li)比(bi)二者平衡反(fan)應(ying)(ying)需(xu)占比(bi)例(li)偏大。配方中的KCI和(he)KOH作為輔助用(yong)料加(jia)(jia)入，可提(ti)高(gao)鹽浴的流動(dong)性和(he)穩定性，也(ye)對共滲(shen)層質量(liang)產生積極的影響。

 b. 混合鹽的(de)熔化

 將按比例混(hun)合(he)好的(de)鹽(yan)(yan)加(jia)入坩堝(guo)，占坩堝(guo)深(shen)度的(de)3/4左右(you)，通電升溫(wen)，可定溫(wen)度在480~500℃,待(dai)鹽(yan)(yan)逐漸(jian)熔化(hua)變成液體(ti)，鹽(yan)(yan)面下沉時(shi)，再逐漸(jian)添加(jia)其余(yu)鹽(yan)(yan)，力求保(bao)持原鹽(yan)(yan)面高度，直至預(yu)定鹽(yan)(yan)全部熔化(hua)成液體(ti)，將溫(wen)度調(diao)至540~560℃保(bao)持4h后，再放(fang)工件開始工作。

 這種混(hun)(hun)合散(san)裝鹽(yan)的(de)(de)熔(rong)(rong)化比成品鹽(yan)的(de)(de)熔(rong)(rong)化更麻煩，熔(rong)(rong)化過程(cheng)中有大(da)量(liang)的(de)(de)廢(fei)氣產生，對周圍環境及操作者帶來不利的(de)(de)影(ying)響，另外，散(san)裝混(hun)(hun)合鹽(yan)熔(rong)(rong)化時損失大(da)、利用率低。

 c. 鹽浴的調整

這種鹽(yan)浴的調整相對于(yu)成(cheng)品鹽(yan)鹽(yan)浴調整比(bi)較困難。

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(yong)(yong)尿素調整鹽浴(yu)時(shi)要緩慢加入(ru)，且攪(jiao)拌鹽浴(yu)，以保證添加的尿素能(neng)充(chong)分發(fa)揮作用(yong)(yong)，減少損失。

 為(wei)保持鹽(yan)(yan)浴(yu)的流動性(xing)和穩定性(xing)，也(ye)應(ying)適當添(tian)(tian)加KCI和KOH。調整(zheng)鹽(yan)(yan)浴(yu)時，可降低鹽(yan)(yan)浴(yu)的溫(wen)度(du)（500~520℃),待添(tian)(tian)加物全(quan)部熔化后，再升到工藝(yi)要(yao)求的溫(wen)度(du)。

3. 液(ye)體氨碳(tan)共滲工件的預先處理

參見本章第一節不銹鋼(gang)氣體滲氮零件預(yu)先(xian)處理的有(you)關內容(rong)。

4. 共滲前的(de)生產準備

每(mei)爐(lu)應配備檢查試塊(kuai)，試塊(kuai)應與工件同材質并經(jing)過相同的工藝程序(xu)，表面粗糙度不大于Ra 0.4μm。

待滲(shen)工件表面不得有脫碳層、銹斑、劃痕、尖角、銳邊，表面最好經(jing)過加工。

工(gong)件共(gong)滲面(mian)共(gong)滲后原則上不(bu)允許磨削，必需磨削時，磨削量(liang)不(bu)應大于0.05mm。

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

裝爐前(qian)應認真檢查設備(bei)及控(kong)制裝置(zhi)，保證其(qi)完好。

5. 液(ye)體氮(dan)碳共滲工藝及(ji)操作(zuo)要點

 液體氮碳共滲的主(zhu)要工(gong)藝流程是：工(gong)件清(qing)理(li)－裝卡－預熱(re)－共滲處理(li)－冷卻－清(qing)洗 烘干 - 浸油。

 ①. 工件清理(li)

   去除工件表面(mian)銹痕、油污，保證(zheng)工件表面(mian)清潔。

 ②. 裝(zhuang)卡

   依據(ju)工(gong)(gong)件形(xing)狀選擇卡（掛）具，保證(zheng)工(gong)(gong)件待(dai)滲(shen)面不互相(xiang)接(jie)觸，工(gong)(gong)件擺放均(jun)勻。

 ③. 預熱

   工件人共(gong)滲爐前，應經(jing)300~350℃溫(wen)度(du)預熱，保持時(shi)間不(bu)少于(yu)30min.

 ④. 共(gong)滲

  預熱后的(de)工件裝(zhuang)入(ru)熔鹽(yan)浴爐內，應保(bao)證工件浸人鹽(yan)浴中(zhong)，工件之間(jian)保(bao)留空(kong)隙，工件裝(zhuang)入(ru)量一般控制(zhi)在(zai)鹽(yan)浴重(zhong)量的(de)30%~40%.

  鹽浴成分中(zhong)，CNO-的(de)控(kong)制應根(gen)據共滲目(mu)的(de)調(diao)整選擇：以提高(gao)減摩、抗咬死(si)性(xing)能(neng)為主要(yao)(yao)目(mu)的(de)時(shi)，CNO-最(zui)好(hao)(hao)控(kong)制在36%~40%之(zhi)間(jian)；以抗磨損、提高(gao)耐磨性(xing)為主要(yao)(yao)目(mu)的(de)時(shi)，CNO-最(zui)好(hao)(hao)控(kong)制在32%~36%之(zhi)間(jian)。通常，CNO-控(kong)制在34%~38%之(zhi)間(jian)，各種性(xing)能(neng)均有較好(hao)(hao)的(de)效果(guo)。

 CNO-含(han)量不(bu)足(zu)會使滲(shen)層(ceng)深(shen)度不(bu)夠、硬度不(bu)足(zu)；CNO-含(han)量過高，可能(neng)引起(qi)滲(shen)層(ceng)表面質量不(bu)良，產生疏松。

 共(gong)(gong)滲(shen)溫(wen)度(du)；氨(an)碳共(gong)(gong)滲(shen)在530~580℃溫(wen)度(du)之間都可進行，在實際生產時，根據材料種類、工件使用(yong)功能(neng)等因素確定(ding)，不銹鋼液(ye)體氮碳共(gong)(gong)滲(shen)可選用(yong)560~570℃.共(gong)(gong)滲(shen)溫(wen)度(du)太低(di)(di)，共(gong)(gong)滲(shen)層深(shen)度(du)偏(pian)淺，硬(ying)度(du)偏(pian)低(di)(di)；溫(wen)度(du)太高，表面可能(neng)產生疏松，溫(wen)度(du)超過600℃,有可能(neng)因CN-升高、CNO-下降使鹽浴報廢。

 共(gong)滲(shen)(shen)時(shi)間(jian)(jian)：隨(sui)著共(gong)滲(shen)(shen)保(bao)溫(wen)時(shi)間(jian)(jian)的(de)加長(chang)，滲(shen)(shen)層(ceng)深(shen)度增(zeng)加，超(chao)過3h后，化合物層(ceng)深(shen)度增(zeng)加緩慢(man)，而擴散層(ceng)深(shen)度則(ze)呈直線(xian)上升。共(gong)滲(shen)(shen)保(bao)溫(wen)時(shi)間(jian)(jian)還對滲(shen)(shen)層(ceng)硬度產生影響(xiang)，有試驗表明(ming)，共(gong)滲(shen)(shen)保(bao)溫(wen)時(shi)間(jian)(jian)超(chao)過3h,滲(shen)(shen)層(ceng)表面(mian)硬度有下降的(de)趨(qu)勢，且滲(shen)(shen)層(ceng)硬度峰值(zhi)隨(sui)時(shi)間(jian)(jian)的(de)加長(chang)內移，說明(ming)共(gong)滲(shen)(shen)時(shi)間(jian)(jian)過長(chang)會(hui)引起表面(mian)化合物外(wai)層(ceng)產生疏松。所以，不銹鋼氮碳共(gong)滲(shen)(shen)保(bao)溫(wen)時(shi)間(jian)(jian)應依據材料及工件的(de)大(da)小，控(kong)制在(zai)60~180min。

 ⑤. 冷卻

  工件(jian)共滲完(wan)成(cheng)后，出爐冷(leng)(leng)卻可采用空冷(leng)(leng)、油冷(leng)(leng)、水冷(leng)(leng)或氧(yang)化浴分級(ji)冷(leng)(leng)卻。

   空冷(leng)(leng)可保證工件有最(zui)小的冷(leng)(leng)卻(que)變(bian)形(xing)。細長件、薄刃(ren)具件、易(yi)變(bian)形(xing)件常采用空冷(leng)(leng)。但空冷(leng)(leng)時表(biao)面易(yi)現花斑(ban)痕(hen)，且表(biao)面清理較(jiao)困(kun)難。

  油冷(leng)、水冷(leng)可使工(gong)件表面(mian)潔凈(jing)，在一定程度上提(ti)高了表面(mian)的(de)抗(kang)疲勞性(xing)能，但易引起冷(leng)卻變形。

  氧(yang)化鹽(yan)浴分級冷卻可使工(gong)件表面生成(cheng)Fe3O4薄(bo)膜，并將從(cong)共滲爐內(nei)帶出的微量氰鹽(yan)氧(yang)化成(cheng)無毒物(wu)，便于(yu)排放(fang)，同時(shi)也(ye)可徹底去除附著在(zai)工(gong)件表面的氰化物(wu)。

  共滲(shen)后采用氧化鹽浴冷卻(que)也是下(xia)面(mian)談(tan)到的(de)QPQ處理的(de)必(bi)須工序過程。

 ⑥. 清洗

  冷卻后(hou)的(de)共滲件(jian)應先用熱水煮沸清洗(xi)，再用自(zi)來水沖洗(xi)，以去掉工件(jian)表面的(de)殘鹽(yan)和(he)微(wei)量氰化(hua)物。

 ⑦. 烘干(gan)

   清洗后的(de)工件最(zui)好在100~200℃溫度(du)下緩慢烘(hong)干(gan)。

 ⑧. 浸油

  烘(hong)干后的工(gong)件在熱機油中浸泡10~15min,以(yi)保證(zheng)工(gong)件表面光(guang)亮。

6. 液體氮碳共滲質(zhi)量檢查

①. 外(wai)觀

  共滲并清洗后的工件呈深灰(hui)或灰(hui)黑色（不(bu)銹鋼或鑄鐵件），盲孔、狹縫處不(bu)得滯(zhi)有殘鹽，工作面不(bu)得有碰傷、劃(hua)痕。

②. 硬度

  表面硬度用低負(fu)(fu)(fu)荷維氏硬度計(ji)檢測，負(fu)(fu)(fu)荷量(liang)可采用1kg或(huo)(huo)5kg.檢測硬度應達到技(ji)術(shu)要求，并注明(ming)采用負(fu)(fu)(fu)荷值，如HV1或(huo)(huo)HV5等(deng)。

③. 共滲層深度

  化合物層及擴(kuo)散層深度的(de)測量(liang)采用有關(guan)標(biao)準(zhun)推薦的(de)腐蝕(shi)劑和測量(liang)方法(fa)。

 一般(ban)用金相法測(ce)量到針狀氮化(hua)物(wu)終了(le)處即為擴散層。碳鋼件檢查時可將試塊在300℃保溫2小時后測(ce)量。

 也可采用斷面硬度法(fa)，即由試樣表面向(xiang)心部測(ce)量顯(xian)微(wei)硬度（負(fu)荷100g).由表面測(ce)至顯(xian)微(wei)硬度比心部，即基體硬度高30~50HV處為滲(shen)層(ceng)部深(shen)度。

④. 滲層脆性（滲層致密(mi)度）

 共滲層脆性可(ke)參照(zhao)滲氮脆性檢(jian)驗方法和(he)標準GB/T11354《鋼鐵零件(jian)共滲層深度測(ce)定和(he)金相組(zu)織檢(jian)驗》。