1. 液體氮碳(tan)共(gong)滲設備

 液(ye)體氮碳共滲設備一般(ban)采用帶有不銹(xiu)鋼坩(gan)堝的井式電爐。坩(gan)堝內鹽浴溫度波動(dong)范(fan)圍(wei)不應(ying)大于±10℃。

 液體(ti)氮碳共(gong)滲爐應(ying)配備有抽風裝置(zhi)，能有效(xiao)地將熔鹽產生的廢(fei)氣排(pai)出室外。

 除(chu)共(gong)滲(shen)爐(lu)外，應(ying)有配套的(de)(de)預熱(re)爐(lu)，將清(qing)洗(xi)后的(de)(de)工(gong)件(jian)經(jing)過(guo)預熱(re)，再(zai)裝人共(gong)滲(shen)爐(lu)，以防止工(gong)件(jian)人爐(lu)降低鹽浴溫度(du)。預熱(re)溫度(du)一般為150~300℃。

 還應(ying)配備熱油浴爐，可(ke)控制油溫在100~120℃之間。油浴爐既可(ke)作為(wei)共滲工(gong)件(jian)的(de)冷(leng)卻(que)，也可(ke)作為(wei)零件(jian)共滲清洗烘干(gan)后(hou)的(de)浸油處理，以提高工(gong)件(jian)的(de)表面質量。

 對(dui)于有更高質量(liang)要求(qiu)的(de)零件，共(gong)滲后可在350℃左右的(de)氧(yang)化(hua)浴中冷卻，為此，應設置氧(yang)化(hua)浴爐(lu)。氧(yang)化(hua)浴爐(lu)的(de)條(tiao)件類似于共(gong)滲爐(lu)。

2. 液體氮碳共滲介質

 由(you)于毒性較大(da)，直接(jie)使用NaCN和(he)KCN已被限(xian)制，目前，多(duo)數熱處理廠或者使用由(you)專業生產(chan)廠生產(chan)的(de)成品基鹽(yan)和(he)調整鹽(yan)，或者使用以尿素、碳酸(suan)鹽(yan)為主(zhu)的(de)混合鹽(yan)。

 ①. 成品基鹽、調(diao)整(zheng)鹽（再(zai)生(sheng)鹽）

 這里的基鹽、調整(zheng)鹽指由專(zhuan)業生產廠(chang)將(jiang)(jiang)尿素、碳酸鹽為主(zhu)的混合物經熔化后再冷卻而(er)獲得的固(gu)體塊(kuai)狀或顆粒狀成(cheng)品物，而(er)不是只將(jiang)(jiang)幾種原料機械混合供貨的混合物。

 a. 基鹽的主要成(cheng)分為

 CNO: 38%~41%

 CN: <0.1%

 CO^2-₃:15%~18%

 其余為以Na+、K+為主的(de)金屬離(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(ji)鹽(yan)的熔(rong)化

 首次熔鹽(yan)時，將(jiang)基鹽(yan)放入坩堝(guo)內，放入量可控制在(zai)(zai)坩堝(guo)容(rong)量的(de)(de)1/3~1/2,將(jiang)坩堝(guo)控制溫(wen)度(du)設定在(zai)(zai)（520±10)℃的(de)(de)范圍，待坩堝(guo)內基鹽(yan)全部(bu)(bu)熔化(hua)后(hou)，再緩慢放入其余基鹽(yan)（添加的(de)(de)基鹽(yan)不可太潮濕和太涼(liang)，以防迸濺），直到預定量的(de)(de)基鹽(yan)全部(bu)(bu)熔化(hua)，調整鹽(yan)浴溫(wen)度(du)達到工(gong)藝(yi)要求的(de)(de)溫(wen)度(du)，并在(zai)(zai)此溫(wen)度(du)空(kong)載運行(xing)約4h后(hou)方(fang)可投入生產。

 此時熔(rong)鹽浴的CNO-濃度為37%~40%。

C. 鹽浴的調整。

 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。

添加的調整鹽重(zhong)量可按下(xia)面的經驗公式計算

  G=1.15(Y-X) M/100

式中：G為需添(tian)加的調整鹽重量，kg;

    Y為預定調整(zheng)后的鹽(yan)浴中CNO-百分(fen)數；

   X為調(diao)整前鹽浴中CNO-百分數(shu)；

   M為(wei)鹽(yan)浴重(zhong)量，kg;

（鹽浴比重約(yue)為1.75g/cm3)

 例如，坩(gan)堝(guo)內徑50cm,熔鹽深度80cm,則此時(shi)熔鹽重(zhong)量為：M=1/4×3.14×502×80×1.75=274.75(kg)

調整前鹽(yan)浴中(zhong)的CNO-=33%,即X=33

設(she)定調整后鹽浴中的(de)CNO=36%,即Y=36

則應加調整鹽G=1.15×(36-33)×2745=9.5(g)

如果鹽(yan)浴中(zhong)的CN-升高(gao)了，為降(jiang)低(di)CN-,可通入壓縮空(kong)氣，使(shi)CN-加速氧化(hua)而降(jiang)低(di)。當然，這(zhe)時鹽(yan)浴中(zhong)的CNO-含量也有升高(gao)的變化(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(tan)(tan)共滲用混合(he)鹽(yan)指熱處理(li)廠(chang)(chang)自行采購(gou)符合(he)標準的(de)尿(niao)素(su)、碳(tan)(tan)酸鹽(yan)及其他輔助(zhu)用料(liao)(liao)，按(an)比例混合(he)的(de)混合(he)物料(liao)(liao)。也有的(de)材料(liao)(liao)廠(chang)(chang)將按(an)比例混合(he)好(hao)的(de)基鹽(yan)、調整鹽(yan)未經(jing)熔化(hua)而提(ti)供給熱處理(li)廠(chang)(chang)，熱處理(li)廠(chang)(chang)放(fang)入爐(lu)內熔化(hua)后使用。

目前，自行(xing)配制的氮碳共(gong)滲混(hun)合鹽配方較(jiao)多，這(zhe)里介(jie)紹其(qi)中一種。

a.配方為

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

 上(shang)述配方(fang)(fang)中，（NH2)2CO和(he)Na2CO3為主原料(liao)，二(er)(er)者(zhe)通過加(jia),熱引起化(hua)(hua)學反(fan)(fan)應，生成NaCNO,熔化(hua)(hua)時（NH2)2CO比(bi)(bi)Na2CO3，損失(shi)大(da)(da)一些，前者(zhe)所占(zhan)比(bi)(bi)例比(bi)(bi)二(er)(er)者(zhe)平衡反(fan)(fan)應需占(zhan)比(bi)(bi)例偏大(da)(da)。配方(fang)(fang)中的(de)KCI和(he)KOH作為輔助用(yong)料(liao)加(jia)入，可提高鹽浴的(de)流動性和(he)穩定性，也對(dui)共滲層質量產(chan)生積極的(de)影響。

 b. 混合鹽的熔化(hua)

 將按(an)比例混合(he)好的鹽(yan)(yan)加(jia)入坩堝，占坩堝深度的3/4左右，通電(dian)升溫，可定(ding)溫度在480~500℃,待鹽(yan)(yan)逐(zhu)(zhu)漸熔化(hua)變成液(ye)體(ti)，鹽(yan)(yan)面(mian)下沉(chen)時，再(zai)逐(zhu)(zhu)漸添加(jia)其余鹽(yan)(yan)，力求保持(chi)(chi)原鹽(yan)(yan)面(mian)高(gao)度，直至預定(ding)鹽(yan)(yan)全部熔化(hua)成液(ye)體(ti)，將溫度調至540~560℃保持(chi)(chi)4h后(hou)，再(zai)放工件開始工作。

 這種混(hun)合(he)(he)散(san)裝鹽的熔(rong)化(hua)比成品鹽的熔(rong)化(hua)更麻煩，熔(rong)化(hua)過程中有(you)大(da)量的廢(fei)氣(qi)產(chan)生，對周圍環境及操作者帶來不利的影響，另外，散(san)裝混(hun)合(he)(he)鹽熔(rong)化(hua)時(shi)損失大(da)、利用(yong)率(lv)低。

 c. 鹽(yan)浴的(de)調整

這種鹽浴的(de)調整相對(dui)于成品鹽鹽浴調整比較困難。

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)尿(niao)素調(diao)整鹽浴時要緩(huan)慢加入，且(qie)攪(jiao)拌鹽浴，以保證(zheng)添加的尿(niao)素能充分(fen)發揮作用(yong)，減少(shao)損(sun)失。

 為保持鹽(yan)浴的(de)流動(dong)性和(he)穩定(ding)性，也應適當添加(jia)KCI和(he)KOH。調整鹽(yan)浴時，可(ke)降低鹽(yan)浴的(de)溫(wen)度(du)（500~520℃),待添加(jia)物(wu)全部(bu)熔化(hua)后，再(zai)升(sheng)到工藝要求的(de)溫(wen)度(du)。

3. 液體氨碳(tan)共滲(shen)工件的(de)預(yu)先處理(li)

參見本(ben)章第一節不銹鋼(gang)氣(qi)體滲氮零件預先處(chu)理的有(you)關內(nei)容。

4. 共滲前的(de)生產(chan)準備

每爐應配備(bei)檢查試塊(kuai)，試塊(kuai)應與工(gong)件同材質并經過相同的工(gong)藝程(cheng)序(xu)，表面粗糙度(du)不大于Ra 0.4μm。

待(dai)滲工件表(biao)面(mian)不得有脫碳(tan)層、銹斑、劃痕、尖角、銳邊，表(biao)面(mian)最(zui)好經過加工。

工件共滲(shen)面共滲(shen)后原則(ze)上(shang)不允許磨削(xue)(xue)，必需磨削(xue)(xue)時，磨削(xue)(xue)量不應大于(yu)0.05mm。

共滲工(gong)件(jian)應(ying)選擇合適的(de)工(gong)裝，細長件(jian)應(ying)吊掛。

裝爐前應認真檢查設(she)備(bei)及控制裝置(zhi)，保證其完(wan)好。

5. 液體氮碳共滲工藝及操作要點

 液(ye)體(ti)氮(dan)碳(tan)共滲(shen)的主要工藝流程是：工件清(qing)理－裝(zhuang)卡－預熱－共滲(shen)處(chu)理－冷卻(que)－清(qing)洗(xi) 烘干 - 浸(jin)油(you)。

 ①. 工(gong)件清理

   去(qu)除(chu)工件(jian)表面銹痕、油污，保證工件(jian)表面清(qing)潔。

 ②. 裝卡(ka)

   依(yi)據工件形狀選(xuan)擇卡（掛）具，保(bao)證(zheng)工件待滲面不互相接觸，工件擺放均(jun)勻。

 ③. 預熱

   工件人共滲爐前，應(ying)經300~350℃溫度預(yu)熱，保持時間不(bu)少于30min.

 ④. 共滲(shen)

  預熱后的(de)工件裝入熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)浴(yu)爐內，應保證工件浸人鹽(yan)(yan)(yan)浴(yu)中，工件之間保留空隙，工件裝入量一般(ban)控(kong)制在鹽(yan)(yan)(yan)浴(yu)重量的(de)30%~40%.

  鹽浴成(cheng)分中，CNO-的(de)控制應根據共滲目(mu)(mu)的(de)調整選(xuan)擇：以提高減(jian)摩、抗(kang)咬死性能(neng)為(wei)(wei)主(zhu)要(yao)目(mu)(mu)的(de)時，CNO-最(zui)好(hao)控制在(zai)(zai)36%~40%之(zhi)間(jian)；以抗(kang)磨損、提高耐(nai)磨性為(wei)(wei)主(zhu)要(yao)目(mu)(mu)的(de)時，CNO-最(zui)好(hao)控制在(zai)(zai)32%~36%之(zhi)間(jian)。通常，CNO-控制在(zai)(zai)34%~38%之(zhi)間(jian)，各種性能(neng)均有較(jiao)好(hao)的(de)效果。

 CNO-含量不足(zu)會使(shi)滲層(ceng)(ceng)深度(du)不夠(gou)、硬(ying)度(du)不足(zu)；CNO-含量過高，可(ke)能引(yin)起滲層(ceng)(ceng)表面質量不良，產生疏松。

 共滲(shen)溫(wen)度(du)(du)；氨(an)碳共滲(shen)在530~580℃溫(wen)度(du)(du)之間都可(ke)進行，在實際生(sheng)產(chan)時，根據材料種(zhong)類、工件使用(yong)功能(neng)等因(yin)素(su)確定，不(bu)銹鋼液體氮碳共滲(shen)可(ke)選用(yong)560~570℃.共滲(shen)溫(wen)度(du)(du)太低(di)，共滲(shen)層深度(du)(du)偏淺，硬度(du)(du)偏低(di)；溫(wen)度(du)(du)太高，表面可(ke)能(neng)產(chan)生(sheng)疏(shu)松，溫(wen)度(du)(du)超過600℃,有可(ke)能(neng)因(yin)CN-升高、CNO-下降使鹽浴報廢。

 共滲時(shi)(shi)間：隨著共滲保溫時(shi)(shi)間的(de)加(jia)長(chang)，滲層深(shen)(shen)度增(zeng)加(jia)，超(chao)過3h后(hou)，化合物層深(shen)(shen)度增(zeng)加(jia)緩慢，而擴散層深(shen)(shen)度則呈直線上(shang)升。共滲保溫時(shi)(shi)間還對滲層硬(ying)度產(chan)生影響(xiang)，有(you)試(shi)驗(yan)表明，共滲保溫時(shi)(shi)間超(chao)過3h,滲層表面(mian)硬(ying)度有(you)下降(jiang)的(de)趨(qu)勢，且滲層硬(ying)度峰值隨時(shi)(shi)間的(de)加(jia)長(chang)內移，說明共滲時(shi)(shi)間過長(chang)會引起表面(mian)化合物外(wai)層產(chan)生疏松。所以，不銹鋼(gang)氮(dan)碳共滲保溫時(shi)(shi)間應(ying)依據(ju)材(cai)料及工件的(de)大小，控(kong)制在60~180min。

 ⑤. 冷(leng)卻

  工件共(gong)滲完成后，出(chu)爐冷(leng)卻可采用空(kong)冷(leng)、油冷(leng)、水冷(leng)或(huo)氧化浴分級(ji)冷(leng)卻。

   空冷(leng)可(ke)保證工(gong)件有(you)最小(xiao)的冷(leng)卻變形。細(xi)長件、薄刃具件、易變形件常(chang)采用空冷(leng)。但(dan)空冷(leng)時(shi)表(biao)面(mian)易現花斑(ban)痕(hen)，且(qie)表(biao)面(mian)清理較(jiao)困(kun)難。

  油冷、水冷可(ke)使工件(jian)表面(mian)潔凈，在一定程(cheng)度上提高(gao)了表面(mian)的抗疲勞(lao)性能(neng)，但(dan)易引(yin)起冷卻變形。

  氧(yang)化(hua)(hua)鹽浴分(fen)級冷卻(que)可使工件表(biao)面(mian)生成Fe3O4薄膜，并將從共(gong)滲爐內帶(dai)出的微量氰鹽氧(yang)化(hua)(hua)成無毒物，便于排放，同(tong)時(shi)也可徹底(di)去除附著在工件表(biao)面(mian)的氰化(hua)(hua)物。

  共滲后采用氧化鹽浴(yu)冷卻也(ye)是下(xia)面(mian)談(tan)到(dao)的QPQ處理的必須工(gong)序過程。

 ⑥. 清(qing)洗

  冷卻后的共滲件應先用熱水煮沸(fei)清(qing)洗，再用自(zi)來水沖洗，以(yi)去掉(diao)工件表面的殘鹽和微量氰化物。

 ⑦. 烘干(gan)

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

 ⑧. 浸(jin)油

  烘干(gan)后的工件在(zai)熱(re)機(ji)油中浸泡(pao)10~15min,以(yi)保證工件表面光亮。

6. 液體氮碳共滲質量檢查

①. 外觀(guan)

  共滲(shen)并清洗后(hou)的工件呈深(shen)灰或(huo)灰黑色（不銹鋼或(huo)鑄鐵(tie)件），盲孔、狹縫處(chu)不得(de)滯有(you)(you)殘鹽(yan)，工作面不得(de)有(you)(you)碰傷(shang)、劃痕(hen)。

②. 硬度

  表面(mian)硬(ying)度(du)用低負(fu)荷(he)(he)維氏硬(ying)度(du)計檢測，負(fu)荷(he)(he)量可(ke)采用1kg或(huo)5kg.檢測硬(ying)度(du)應達(da)到技術(shu)要求，并注明采用負(fu)荷(he)(he)值，如HV1或(huo)HV5等。

③. 共(gong)滲層深(shen)度

  化合物層及擴散(san)層深度的(de)測(ce)量(liang)采用(yong)有關(guan)標準推薦的(de)腐(fu)蝕劑(ji)和(he)測(ce)量(liang)方法。

 一般用金相法測(ce)量到(dao)針狀氮化物終了處即為擴散層。碳鋼(gang)件(jian)檢(jian)查時可將試塊在300℃保溫2小時后測(ce)量。

 也可采(cai)用斷面(mian)硬(ying)度(du)法，即由(you)試樣表面(mian)向(xiang)心(xin)部測(ce)量(liang)顯(xian)微硬(ying)度(du)（負(fu)荷100g).由(you)表面(mian)測(ce)至顯(xian)微硬(ying)度(du)比心(xin)部，即基體(ti)硬(ying)度(du)高(gao)30~50HV處為(wei)滲層部深度(du)。

④. 滲層(ceng)脆性（滲層(ceng)致密度）

 共滲層脆性(xing)(xing)可參照滲氮脆性(xing)(xing)檢驗(yan)方(fang)法和(he)標準(zhun)GB/T11354《鋼鐵零件共滲層深(shen)度測定(ding)和(he)金相組織檢驗(yan)》。