不銹(xiu)鋼氮碳共(gong)滲的主要目的是提高工件的表面硬度、耐(nai)(nai)磨性(xing)能和耐(nai)(nai)疲勞(lao)性(xing)能（對于非(fei)不銹(xiu)鋼還有耐(nai)(nai)腐蝕性(xing)能）。

1. 氮(dan)碳共滲層的組織

 氮(dan)碳(tan)(tan)共滲是(shi)同時向(xiang)工(gong)件(jian)表面(mian)滲入(ru)氮(dan)和(he)碳(tan)(tan)。工(gong)件(jian)經氮(dan)碳(tan)(tan)共滲后(hou)，表面(mian)獲得共滲組(zu)(zu)(zu)(zu)織。因(yin)為(wei)處理溫(wen)度(du)(du)(du)較低（一般低于(yu)600℃),在這個溫(wen)度(du)(du)(du)范(fan)圍(wei)，氮(dan)在α相(xiang)中的(de)(de)固(gu)(gu)溶(rong)量(liang)遠高(gao)于(yu)碳(tan)(tan)在α相(xiang)中的(de)(de)固(gu)(gu)溶(rong)量(liang)，且氮(dan)的(de)(de)擴散(san)速度(du)(du)(du)快于(yu)碳(tan)(tan)的(de)(de)擴散(san)速度(du)(du)(du)，所以，在工(gong)件(jian)表面(mian)層(ceng)(ceng)，即化合(he)物(wu)(wu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)組(zu)(zu)(zu)(zu)織是(shi)ε相(xiang)（Fe2~3N)、γ相(xiang)（Fe4N)及Fe3C的(de)(de)混合(he)組(zu)(zu)(zu)(zu)織，含(han)氮(dan)約7.4%,含(han)碳(tan)(tan)約1%.在表面(mian)層(ceng)(ceng)內部即擴散(san)層(ceng)(ceng)組(zu)(zu)(zu)(zu)織基本是(shi)ε相(xiang)（Fe2~3N)和(he)y相(xiang)（Fe4N),氮(dan)的(de)(de)含(han)量(liang)減少。不(bu)銹鋼的(de)(de)氮(dan)碳(tan)(tan)共滲組(zu)(zu)(zu)(zu)織中還含(han)有鉻(ge)、鉬等合(he)金元素的(de)(de)氮(dan)化物(wu)(wu)。在共滲溫(wen)度(du)(du)(du)，因(yin)碳(tan)(tan)的(de)(de)擴散(san)很慢(man)，其只能以碳(tan)(tan)化物(wu)(wu)（如Fe3C)的(de)(de)形式存在于(yu)化合(he)物(wu)(wu)層(ceng)(ceng)中。

由于合金元素的(de)影響，與碳(tan)鋼(gang)相比，在相同條件下(xia)不銹鋼(gang)氮碳(tan)共(gong)滲層(ceng)硬度(du)更高，但滲層(ceng)深度(du)淺，硬度(du)變化梯度(du)大，見圖(tu)7-7。圖(tu)7-8是ZGCr28的(de)氮碳(tan)共(gong)滲組織(zhi)圖(tu)。

2. 氣體氮碳共滲(shen)

 氣體氮碳(tan)共滲就是(shi)把工件(jian)放在(zai)含有(you)可(ke)分解(jie)成(cheng)氮原(yuan)子(zi)和(he)碳(tan)原(yuan)子(zi)氣氛的密閉設備中，在(zai)一(yi)定的壓力(li)和(he)溫度條件(jian)下完成(cheng)氮碳(tan)共滲的處理方法。

 氣體(ti)氮碳共滲的介質(zhi)常見有以(yi)下幾種:

  a. 混(hun)合氣體

    即氨氣中加(jia)入吸(xi)熱式氣氛(fen)或放(fang)熱式氣氛(fen)進(jin)行共滲(shen)。

   其中(zhong)，吸熱式氣(qi)氛(fen)(fen)（RX)由(you)乙(yi)醇(chun)、丙醇(chun)等裂解，或由(you)烴類氣(qi)體制備而成。吸熱式氣(qi)氛(fen)(fen)（RX)的(de)(de)成分控制為：H2為32%~40%,CO為20%~24%,CO2≤1%,N2為38%~43%.當(dang)NH:RX~1:1,控制氣(qi)氛(fen)(fen)露(lu)點±0℃時，即(ji)可(ke)獲得較理想的(de)(de)共(gong)滲結(jie)果。

  氨(an)氣(qi)中加(jia)入放(fang)熱性氣(qi)氛（NX)進行氮(dan)碳共(gong)(gong)滲(shen)時，放(fang)熱式(shi)氣(qi)氛成分控制為：CO2≤10%,CO≤5%,H2<1%,其余(yu)為N20控制NH3:NX≈(5~6):(5~4).由于放(fang)熱式(shi)氣(qi)氛中CO含量較(jiao)低，在與氨(an)氣(qi)混合進行共(gong)(gong)滲(shen)時，排出(chu)廢氣(qi)中的有毒物質(zhi)較(jiao)低。

  b. 尿素［（NH₂)₂CO]

   將(jiang)尿素在500℃以(yi)上(shang)溫度熱解(jie)，分解(jie)成活性(xing)氮原子和碳原子滲入工(gong)件表面。

  c. 滴注式氣體共滲(shen)

   即將甲(jia)酰胺(an)、乙酰胺(an)、三乙醇胺(an)、尿素、甲(jia)醇、乙醇等以(yi)不同比例配制成滴注劑。滴入密封爐內，在一定的(de)溫度條(tiao)件下得(de)到活性氮原子和碳(tan)原子滲入工(gong)件表面，完成氮碳(tan)共滲過程(cheng)。

  氣體氨碳共滲(shen)(shen)的(de)滲(shen)(shen)層深度(du)及表面(mian)硬(ying)度(du)與共滲(shen)(shen)溫度(du)、共滲(shen)(shen)時間(jian)都(dou)有(you)一(yi)定的(de)關(guan)系。這些因素影響(xiang)的(de)一(yi)般規律如下(xia)。

  共(gong)(gong)滲(shen)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)的影響：一般(ban)氣體氮(dan)碳共(gong)(gong)滲(shen)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)在(zai)540~580℃,隨共(gong)(gong)滲(shen)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)升(sheng)(sheng)高(gao)，滲(shen)層深度(du)(du)(du)(du)增加，表面硬(ying)度(du)(du)(du)(du)先隨溫(wen)度(du)(du)(du)(du)升(sheng)(sheng)高(gao)而(er)增高(gao)，在(zai)570℃左右時硬(ying)度(du)(du)(du)(du)最(zui)高(gao)，然后溫(wen)度(du)(du)(du)(du)再升(sheng)(sheng)高(gao)，硬(ying)度(du)(du)(du)(du)呈下降趨勢。

  共滲時間的(de)影響(xiang)：在40%NH3,吸熱型氣氛60%,570℃共滲時，隨著(zhu)時間的(de)延長，共滲層深度、表面硬度均呈(cheng)增加(jia)的(de)趨勢。

  氣體氮碳共滲工件可以空冷(leng)、油冷(leng)或水冷(leng)。冷(leng)卻速度越(yue)快，變形(xing)越(yue)大，但表(biao)面硬度和抗(kang)疲勞強度越(yue)高(gao)。

3. 液體(ti)氮碳(tan)共(gong)滲

液體氮(dan)(dan)碳共滲也(ye)稱(cheng)鹽浴氮(dan)(dan)碳共滲，即在含有活性氮(dan)(dan)原(yuan)子(zi)和(he)活性碳原(yuan)子(zi)的(de)熔鹽液中完成氮(dan)(dan)和(he)碳滲入工件表面(mian)的(de)過(guo)程。

早期的液體氨碳(tan)共滲用(yong)鹽主要是含有(you)NaCN和KCN的氰(qing)鹽。氯鹽熔(rong)化(hua)后經過氧化(hua)產生額酸鹽，再由氛酸鹽氧化(hua)或分解獲(huo)取活性氮原子［N]和活性碳(tan)原子［C]。

主要(yao)的化學反應有(you)：

2NaCN+O₂=2NaCNO

2NaCNO+O₂=Na₂CO₃+2[N]+CO↑

4NaCNO-Na₂CO₃+2[N]+2NaCN+CO↑

2CO=CO₂↑+[C]

KCN也是(shi)由上述反應(ying)獲取的［N]和［C]滲人工(gong)件(jian)表(biao)面，從而完(wan)成氮碳共滲過(guo)程。

生產中用(yong)氰酸根CNO-的(de)濃度(du)評定(ding)鹽浴活度(du)，通(tong)過控制CNO-的(de)含(han)量來(lai)控制氮碳共滲層的(de)質(zhi)量。

氰鹽鹽浴穩定性(xing)好，流動(dong)性(xing)也(ye)好，共滲質(zhi)量(liang)穩定、效果好，但(dan)其毒性(xing)大，現已很少使用(yong)。

還有一種以尿素和碳酸(suan)鹽為主要原材料的混(hun)合(he)鹽，加熱后(hou)產生化學(xue)反(fan)應生成氰(qing)酸(suan)鹽：

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

再由氰酸鹽(yan)氧(yang)化(hua)和(he)分解獲取活性氮原子和(he)活性碳(tan)原子：

2NaCNO+O₂-Na₂CO₃+2[N]+CO↑

4NaCNO-Na₂CO₃+2[N] +2NaCN+CO↑

2CO=CO₂↑+[C]

這(zhe)種混合鹽熔化時損耗大，污染嚴重，反(fan)應(ying)生成物(wu)中含(han)有氰化物(wu)，有較大的毒性，而且，鹽浴穩定性差，鹽浴成分(fen)調(diao)整困(kun)難，已經(jing)逐漸減少(shao)使用。

目前比較常用(yong)的鹽(yan)是由(you)專業廠生產的成品鹽(yan)，經加(jia)熱熔(rong)化后直接使用(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(lun)使用的是哪類鹽，最終都(dou)是依靠(kao)氰(qing)酸鹽的氧化、分解來獲(huo)取活性氮原子和活性碳原子，即有如下(xia)的基本反應

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(zi)［N]和活性碳原子(zi)［C]被工件表面吸收并向(xiang)內擴散，完(wan)成氮碳共滲(shen)過(guo)程(cheng)。

液體氮碳共滲生產(chan)過程中的(de)安全問(wen)題是一(yi)個需特殊說明的(de)問(wen)題。

液(ye)體氮碳共(gong)滲生產中(zhong)，除注意熱處(chu)理生產的常規安(an)全規定外，還應特別注意以下各環節(jie)中(zhong)可能產生的安(an)全、環保問題。

 ①. 鹽(yan)浴的熔(rong)化和調整

  氮碳共滲鹽浴熔化和調整時(shi)，應注(zhu)意防止熔鹽的迸濺，特別是初(chu)次使用(yong)的熔鹽或凝固后重新開(kai)爐時(shi)，由于表面(mian)結殼(ke)，內部熔鹽突噴造成的傷害。

  鹽(yan)熔化時會產(chan)生廢氣，應抽風排出(chu)室外高(gao)空(kong)中。

 ②. 用氧化鹽(yan)浴冷卻

  共(gong)滲(shen)鹽浴溫度高，氧(yang)化(hua)鹽浴溫度低，在工件從共(gong)滲(shen)爐出(chu)爐入(ru)氧(yang)化(hua)鹽浴爐冷卻時，要注(zhu)意預冷，防(fang)止(zhi)氧(yang)化(hua)鹽浴的進(jin)濺和逸出(chu)。

 ③. 清洗用水的處理(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。

 液體氨碳共滲滲層質量常(chang)見的缺(que)陷及預防(fang)措(cuo)施(shi)見表7-9。不銹鋼液體氨碳共滲工藝(yi)及效果見表7-10。