1. 液體氮碳(tan)共滲設備

 液體氮碳(tan)共滲(shen)設備一般(ban)采用帶有(you)不銹鋼坩(gan)堝的井(jing)式電爐。坩(gan)堝內鹽浴溫度波動范圍不應大于(yu)±10℃。

 液體氮(dan)碳共滲(shen)爐應配備有(you)(you)抽風裝置，能有(you)(you)效地將熔(rong)鹽產生的廢氣排出(chu)室(shi)外。

 除共滲爐(lu)外，應(ying)有配套的(de)預(yu)熱爐(lu)，將清(qing)洗后的(de)工件經過(guo)預(yu)熱，再裝人(ren)共滲爐(lu)，以防止工件人(ren)爐(lu)降低鹽浴(yu)溫度(du)。預(yu)熱溫度(du)一般為150~300℃。

 還應配(pei)備熱油浴爐，可(ke)控制油溫在100~120℃之間。油浴爐既可(ke)作為共滲工(gong)件的冷卻，也可(ke)作為零件共滲清洗烘干(gan)后的浸油處理(li)，以提(ti)高工(gong)件的表(biao)面質(zhi)量。

 對于(yu)有更高質量要求的(de)零件，共滲后(hou)可在350℃左右的(de)氧(yang)化(hua)(hua)浴中(zhong)冷卻，為此，應設(she)置氧(yang)化(hua)(hua)浴爐(lu)。氧(yang)化(hua)(hua)浴爐(lu)的(de)條件類似于(yu)共滲爐(lu)。

2. 液體氮碳共滲介質

 由于毒性較大，直(zhi)接使(shi)用NaCN和(he)(he)KCN已(yi)被(bei)限制，目(mu)前，多(duo)數熱(re)處理廠或(huo)者(zhe)使(shi)用由專業(ye)生產(chan)(chan)廠生產(chan)(chan)的成品基鹽(yan)和(he)(he)調(diao)整鹽(yan)，或(huo)者(zhe)使(shi)用以尿素、碳酸鹽(yan)為主的混合鹽(yan)。

 ①. 成品基(ji)鹽、調整鹽（再生鹽）

 這里(li)的(de)(de)基鹽、調(diao)整鹽指由專業(ye)生產廠將(jiang)(jiang)尿素(su)、碳酸鹽為主的(de)(de)混(hun)合物(wu)經熔化(hua)后再冷卻(que)而獲得的(de)(de)固體塊(kuai)狀或顆(ke)粒狀成品(pin)物(wu)，而不(bu)是只將(jiang)(jiang)幾種(zhong)原(yuan)料機械混(hun)合供貨(huo)的(de)(de)混(hun)合物(wu)。

 a. 基鹽(yan)的主(zhu)要成分(fen)為

 CNO: 38%~41%

 CN: <0.1%

 CO^2-₃:15%~18%

 其(qi)余為(wei)以Na+、K+為(wei)主的金屬(shu)離子(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(hua)

 首次熔(rong)鹽(yan)時(shi)，將基(ji)(ji)(ji)鹽(yan)放入坩(gan)堝內(nei)，放入量可控(kong)制(zhi)(zhi)在坩(gan)堝容(rong)量的(de)(de)(de)1/3~1/2,將坩(gan)堝控(kong)制(zhi)(zhi)溫度設定在（520±10)℃的(de)(de)(de)范(fan)圍，待坩(gan)堝內(nei)基(ji)(ji)(ji)鹽(yan)全部熔(rong)化(hua)(hua)后，再緩慢放入其(qi)余(yu)基(ji)(ji)(ji)鹽(yan)（添(tian)加的(de)(de)(de)基(ji)(ji)(ji)鹽(yan)不可太潮濕和(he)太涼，以防迸濺），直到預定量的(de)(de)(de)基(ji)(ji)(ji)鹽(yan)全部熔(rong)化(hua)(hua)，調整鹽(yan)浴溫度達到工藝要求的(de)(de)(de)溫度，并在此溫度空(kong)載運行約4h后方可投(tou)入生產(chan)。

 此時(shi)熔鹽浴的CNO-濃(nong)度為37%~40%。

C. 鹽浴的(de)調整。

 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(jia)的(de)調(diao)整鹽重量可(ke)按下面的(de)經驗公(gong)式計算

  G=1.15(Y-X) M/100

式(shi)中：G為需(xu)添(tian)加的調整鹽重(zhong)量，kg;

    Y為預(yu)定調整(zheng)后(hou)的鹽浴中CNO-百分(fen)數(shu)；

   X為調(diao)整(zheng)前鹽浴中CNO-百分數；

   M為鹽浴重量，kg;

（鹽浴比重約為(wei)1.75g/cm3)

 例如，坩堝內(nei)徑(jing)50cm,熔鹽深(shen)度80cm,則此時(shi)熔鹽重(zhong)量為：M=1/4×3.14×502×80×1.75=274.75(kg)

調整前(qian)鹽浴(yu)中的CNO-=33%,即X=33

設定調整后(hou)鹽(yan)浴(yu)中的CNO=36%,即Y=36

則應加(jia)調整(zheng)鹽G=1.15×(36-33)×2745=9.5(g)

如果鹽浴(yu)中(zhong)的(de)CN-升高了，為(wei)降(jiang)(jiang)低(di)CN-,可(ke)通入壓縮空氣，使CN-加速氧(yang)化而(er)降(jiang)(jiang)低(di)。當然，這時鹽浴(yu)中(zhong)的(de)CNO-含量(liang)也有升高的(de)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

氮碳共滲用混(hun)合鹽指熱(re)處理(li)廠(chang)自行采購符合標準的尿素、碳酸鹽及其(qi)他輔(fu)助用料，按(an)比例混(hun)合的混(hun)合物料。也有的材料廠(chang)將按(an)比例混(hun)合好的基鹽、調整鹽未經(jing)熔(rong)化而提供(gong)給熱(re)處理(li)廠(chang)，熱(re)處理(li)廠(chang)放(fang)入爐內熔(rong)化后(hou)使用。

目前，自行配制的氮碳共滲(shen)混合(he)鹽配方較多，這(zhe)里介(jie)紹其中一種。

a.配方為

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

 上(shang)述(shu)配(pei)方(fang)(fang)中(zhong)，（NH2)2CO和(he)Na2CO3為主原料，二者通過加(jia),熱引起化學(xue)反(fan)應(ying)，生成(cheng)NaCNO,熔化時（NH2)2CO比Na2CO3，損失(shi)大(da)一些，前(qian)者所占(zhan)比例(li)比二者平衡(heng)反(fan)應(ying)需占(zhan)比例(li)偏大(da)。配(pei)方(fang)(fang)中(zhong)的(de)KCI和(he)KOH作(zuo)為輔助用料加(jia)入，可提高(gao)鹽(yan)浴(yu)的(de)流動性和(he)穩定(ding)性，也對(dui)共滲層(ceng)質量產生積(ji)極的(de)影響(xiang)。

 b. 混(hun)合鹽的(de)熔化

 將(jiang)按比(bi)例混合好的鹽(yan)(yan)(yan)加入坩堝(guo)，占坩堝(guo)深(shen)度(du)(du)(du)的3/4左右，通(tong)電升溫(wen)，可定溫(wen)度(du)(du)(du)在480~500℃,待鹽(yan)(yan)(yan)逐漸熔(rong)化(hua)(hua)變(bian)成液體，鹽(yan)(yan)(yan)面(mian)下沉(chen)時(shi)，再逐漸添加其(qi)余鹽(yan)(yan)(yan)，力(li)求保持(chi)原鹽(yan)(yan)(yan)面(mian)高(gao)度(du)(du)(du)，直(zhi)至(zhi)預(yu)定鹽(yan)(yan)(yan)全部熔(rong)化(hua)(hua)成液體，將(jiang)溫(wen)度(du)(du)(du)調至(zhi)540~560℃保持(chi)4h后(hou)，再放工件(jian)開始工作。

 這(zhe)種混合(he)散(san)裝鹽(yan)的熔(rong)化(hua)比成品鹽(yan)的熔(rong)化(hua)更麻煩(fan)，熔(rong)化(hua)過程(cheng)中有大(da)量的廢(fei)氣產生，對(dui)周圍環境及(ji)操(cao)作者(zhe)帶來不(bu)利的影響，另外，散(san)裝混合(he)鹽(yan)熔(rong)化(hua)時損失大(da)、利用率低(di)。

 c. 鹽浴的調(diao)整

這種鹽(yan)浴的調整(zheng)相(xiang)對于成品鹽(yan)鹽(yan)浴調整(zheng)比較(jiao)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(yong)尿素調整鹽(yan)浴(yu)時要緩慢加入，且(qie)攪拌鹽(yan)浴(yu)，以保證添加的尿素能充分發揮作用(yong)，減少損失。

 為(wei)保持鹽浴(yu)的流動(dong)性(xing)和(he)穩定性(xing)，也(ye)應適當添加KCI和(he)KOH。調整鹽浴(yu)時，可降低(di)鹽浴(yu)的溫度（500~520℃),待添加物全部熔化(hua)后，再升(sheng)到工藝要求的溫度。

3. 液體(ti)氨碳共滲工(gong)件的預先處理

參見本章第(di)一節(jie)不銹鋼氣體滲氮零件預(yu)先處理的(de)有關內(nei)容。

4. 共(gong)滲前的生產準備(bei)

每爐應(ying)配備(bei)檢查試(shi)塊(kuai)，試(shi)塊(kuai)應(ying)與工(gong)件同材質并經(jing)過相(xiang)同的工(gong)藝程(cheng)序，表面粗糙度不大于Ra 0.4μm。

待滲工(gong)件表面(mian)不(bu)得有(you)脫碳層、銹斑、劃痕、尖角、銳(rui)邊，表面(mian)最好經過加工(gong)。

工件共滲面共滲后原則上(shang)不允許磨(mo)削，必需(xu)磨(mo)削時，磨(mo)削量不應大(da)于0.05mm。

共滲工(gong)件應(ying)選擇合適的工(gong)裝，細長(chang)件應(ying)吊(diao)掛。

裝爐前應認真檢查設備及控制裝置，保(bao)證其完好。

5. 液體(ti)氮碳共滲工藝及(ji)操作要點

 液體氮碳共滲的主要工藝(yi)流程(cheng)是：工件清理－裝(zhuang)卡－預熱－共滲處理－冷卻－清洗 烘干 - 浸油。

 ①. 工件清(qing)理

   去除(chu)工件表面銹痕、油污，保證工件表面清(qing)潔。

 ②. 裝卡

   依據工(gong)(gong)(gong)件(jian)形狀選(xuan)擇卡(ka)（掛）具，保證工(gong)(gong)(gong)件(jian)待(dai)滲面不(bu)互相接觸，工(gong)(gong)(gong)件(jian)擺放均勻(yun)。

 ③. 預熱(re)

   工件人共(gong)滲爐前，應經300~350℃溫度預熱，保持時間不少于30min.

 ④. 共滲

  預熱后的工(gong)(gong)(gong)件(jian)裝入(ru)熔鹽(yan)浴(yu)(yu)爐內，應保證(zheng)工(gong)(gong)(gong)件(jian)浸(jin)人鹽(yan)浴(yu)(yu)中，工(gong)(gong)(gong)件(jian)之間保留(liu)空隙，工(gong)(gong)(gong)件(jian)裝入(ru)量一般控制在鹽(yan)浴(yu)(yu)重量的30%~40%.

  鹽(yan)浴成分中，CNO-的控(kong)制(zhi)(zhi)應根據共滲目的調整(zheng)選擇：以提高減摩、抗(kang)咬(yao)死性(xing)能(neng)為(wei)主(zhu)要目的時，CNO-最好(hao)控(kong)制(zhi)(zhi)在(zai)36%~40%之間(jian)；以抗(kang)磨損、提高耐磨性(xing)為(wei)主(zhu)要目的時，CNO-最好(hao)控(kong)制(zhi)(zhi)在(zai)32%~36%之間(jian)。通常，CNO-控(kong)制(zhi)(zhi)在(zai)34%~38%之間(jian)，各種性(xing)能(neng)均有(you)較好(hao)的效果。

 CNO-含量(liang)不足會使滲層(ceng)深(shen)度(du)不夠、硬度(du)不足；CNO-含量(liang)過高，可能引(yin)起滲層(ceng)表面質(zhi)量(liang)不良，產生疏松。

 共(gong)滲(shen)溫度(du)(du)(du)(du)；氨碳共(gong)滲(shen)在530~580℃溫度(du)(du)(du)(du)之間(jian)都可(ke)(ke)進行，在實際(ji)生(sheng)產(chan)時，根(gen)據材料種(zhong)類、工件使用功能(neng)等因(yin)素確定，不銹鋼液體(ti)氮碳共(gong)滲(shen)可(ke)(ke)選(xuan)用560~570℃.共(gong)滲(shen)溫度(du)(du)(du)(du)太低(di)，共(gong)滲(shen)層(ceng)深(shen)度(du)(du)(du)(du)偏淺，硬度(du)(du)(du)(du)偏低(di)；溫度(du)(du)(du)(du)太高(gao)(gao)，表(biao)面可(ke)(ke)能(neng)產(chan)生(sheng)疏松，溫度(du)(du)(du)(du)超(chao)過(guo)600℃,有可(ke)(ke)能(neng)因(yin)CN-升高(gao)(gao)、CNO-下降使鹽浴報廢。

 共滲時(shi)間(jian)(jian)：隨著(zhu)共滲保溫時(shi)間(jian)(jian)的(de)加(jia)長(chang)，滲層(ceng)深度(du)增加(jia)，超過3h后(hou)，化合(he)物層(ceng)深度(du)增加(jia)緩慢，而擴散層(ceng)深度(du)則呈直線上升。共滲保溫時(shi)間(jian)(jian)還對滲層(ceng)硬(ying)度(du)產生影響，有試驗表明，共滲保溫時(shi)間(jian)(jian)超過3h,滲層(ceng)表面硬(ying)度(du)有下(xia)降的(de)趨勢(shi)，且滲層(ceng)硬(ying)度(du)峰值隨時(shi)間(jian)(jian)的(de)加(jia)長(chang)內移，說(shuo)明共滲時(shi)間(jian)(jian)過長(chang)會引起表面化合(he)物外(wai)層(ceng)產生疏松(song)。所以，不銹鋼(gang)氮碳共滲保溫時(shi)間(jian)(jian)應依(yi)據材料及工(gong)件的(de)大小，控制在60~180min。

 ⑤. 冷卻

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

   空(kong)冷(leng)(leng)可保(bao)證工件有最(zui)小的冷(leng)(leng)卻變(bian)形。細長(chang)件、薄刃具件、易變(bian)形件常(chang)采用空(kong)冷(leng)(leng)。但(dan)空(kong)冷(leng)(leng)時表面易現花斑痕(hen)，且表面清理較困(kun)難。

  油冷(leng)、水冷(leng)可使(shi)工件表(biao)(biao)面潔凈，在一定(ding)程度上提(ti)高了表(biao)(biao)面的抗疲勞性能，但易引起冷(leng)卻變(bian)形。

  氧化(hua)鹽浴分級冷卻可使工件表面生成Fe3O4薄膜，并將從共滲(shen)爐內(nei)帶出的微(wei)量氰鹽氧化(hua)成無毒物，便于排放，同時也可徹底去除附著(zhu)在(zai)工件表面的氰化(hua)物。

  共滲后采用氧化鹽浴冷卻(que)也是下面談到(dao)的QPQ處理的必須工(gong)序過程。

 ⑥. 清洗(xi)

  冷(leng)卻后的(de)(de)共(gong)滲件(jian)應先用熱水煮沸(fei)清洗，再用自(zi)來水沖洗，以去掉工件(jian)表面的(de)(de)殘(can)鹽和微量氰化物(wu)。

 ⑦. 烘(hong)干

   清洗后的工件最好在100~200℃溫度下(xia)緩(huan)慢(man)烘干。

 ⑧. 浸油

  烘干后(hou)的工件在熱(re)機油中(zhong)浸泡10~15min,以保(bao)證(zheng)工件表面光亮(liang)。

6. 液體(ti)氮碳共滲(shen)質量檢查(cha)

①. 外觀

  共滲并清洗后的工(gong)件呈深灰(hui)或灰(hui)黑(hei)色(se)（不銹(xiu)鋼或鑄鐵件），盲孔、狹縫處不得滯有(you)殘(can)鹽，工(gong)作面不得有(you)碰(peng)傷、劃痕。

②. 硬度

  表(biao)面(mian)硬(ying)(ying)度用低負(fu)荷維氏(shi)硬(ying)(ying)度計檢測，負(fu)荷量可采用1kg或5kg.檢測硬(ying)(ying)度應達(da)到(dao)技(ji)術(shu)要求，并注明采用負(fu)荷值，如HV1或HV5等。

③. 共滲層深度

  化合物層及擴散層深度的(de)測量采用有關(guan)標準推薦的(de)腐蝕劑和測量方法。

 一般用金相法測量到針狀(zhuang)氮化(hua)物終了(le)處即(ji)為擴(kuo)散(san)層。碳鋼件檢查時可將試塊在300℃保(bao)溫2小(xiao)時后測量。

 也可采用斷(duan)面(mian)硬度(du)法，即由試樣表(biao)面(mian)向(xiang)心(xin)部(bu)測量顯(xian)微硬度(du)（負荷(he)100g).由表(biao)面(mian)測至(zhi)顯(xian)微硬度(du)比心(xin)部(bu)，即基體硬度(du)高(gao)30~50HV處為(wei)滲層部(bu)深度(du)。

④. 滲層脆性（滲層致(zhi)密度(du)）

 共滲(shen)層脆(cui)(cui)性可參照滲(shen)氮脆(cui)(cui)性檢(jian)驗(yan)方(fang)法和標(biao)準GB/T11354《鋼(gang)鐵零件共滲(shen)層深度測定和金(jin)相組織(zhi)檢(jian)驗(yan)》。