1. 液體氮碳(tan)共滲設備

 液體氮碳共滲(shen)設備一般采(cai)用(yong)帶有不銹鋼(gang)坩堝的井式電爐。坩堝內鹽浴(yu)溫度波動范圍不應(ying)大于±10℃。

 液體氮碳(tan)共(gong)滲(shen)爐應(ying)配備(bei)有抽風裝置，能(neng)有效(xiao)地將熔鹽產(chan)生的廢氣(qi)排出室外。

 除共滲(shen)爐(lu)外，應有配套的預熱(re)爐(lu)，將清洗后的工(gong)件(jian)經過預熱(re)，再裝人共滲(shen)爐(lu)，以防止工(gong)件(jian)人爐(lu)降低鹽浴溫度。預熱(re)溫度一般為150~300℃。

 還應配(pei)備(bei)熱(re)油(you)(you)浴爐，可控制油(you)(you)溫在100~120℃之間。油(you)(you)浴爐既可作(zuo)為共滲工件的冷卻，也可作(zuo)為零件共滲清(qing)洗烘干后的浸油(you)(you)處理，以提高工件的表面質量。

 對于有更高質量要求的零件，共(gong)滲后可在(zai)350℃左右的氧(yang)化浴(yu)中冷卻，為此，應設(she)置氧(yang)化浴(yu)爐(lu)。氧(yang)化浴(yu)爐(lu)的條件類似于共(gong)滲爐(lu)。

2. 液體(ti)氮碳共滲介質(zhi)

 由于(yu)毒性較(jiao)大，直接使用NaCN和KCN已被限制，目前，多數熱(re)處理廠(chang)或者(zhe)使用由專業生產廠(chang)生產的(de)成品基鹽和調整(zheng)鹽，或者(zhe)使用以尿素、碳(tan)酸(suan)鹽為主(zhu)的(de)混合鹽。

 ①. 成品(pin)基鹽(yan)、調(diao)整鹽(yan)（再生鹽(yan)）

 這里(li)的(de)基鹽(yan)(yan)、調整鹽(yan)(yan)指(zhi)由(you)專(zhuan)業生(sheng)產(chan)廠將尿素、碳(tan)酸鹽(yan)(yan)為(wei)主的(de)混合(he)物(wu)經(jing)熔化后再冷(leng)卻而獲得(de)的(de)固體(ti)塊狀或顆粒(li)狀成品物(wu)，而不(bu)是(shi)只將幾種原料機械混合(he)供貨的(de)混合(he)物(wu)。

 a. 基鹽的主要成分為

 CNO: 38%~41%

 CN: <0.1%

 CO^2-₃:15%~18%

 其余為以Na+、K+為主的金(jin)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(ji)鹽的熔化

 首次(ci)熔鹽(yan)時，將基(ji)鹽(yan)放入(ru)坩堝(guo)內(nei)，放入(ru)量(liang)可控制在坩堝(guo)容量(liang)的(de)(de)1/3~1/2,將坩堝(guo)控制溫度設定(ding)(ding)在（520±10)℃的(de)(de)范(fan)圍(wei)，待坩堝(guo)內(nei)基(ji)鹽(yan)全(quan)部(bu)熔化后，再(zai)緩慢放入(ru)其余基(ji)鹽(yan)（添加(jia)的(de)(de)基(ji)鹽(yan)不可太潮濕(shi)和太涼，以(yi)防迸濺），直到(dao)預定(ding)(ding)量(liang)的(de)(de)基(ji)鹽(yan)全(quan)部(bu)熔化，調整鹽(yan)浴(yu)溫度達到(dao)工藝要求的(de)(de)溫度，并(bing)在此溫度空載運行約4h后方可投入(ru)生產。

 此時熔鹽浴的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(tian)加的(de)調整(zheng)鹽重量可按下(xia)面的(de)經(jing)驗公式(shi)計(ji)算

  G=1.15(Y-X) M/100

式(shi)中：G為需(xu)添加的調整鹽(yan)重量(liang)，kg;

    Y為預定(ding)調整后的鹽浴中(zhong)CNO-百分數；

   X為調整前鹽浴中(zhong)CNO-百分(fen)數；

   M為鹽(yan)浴重量，kg;

（鹽(yan)浴比重約為1.75g/cm3)

 例如，坩堝內徑50cm,熔(rong)鹽深(shen)度(du)80cm,則此時熔(rong)鹽重量為：M=1/4×3.14×502×80×1.75=274.75(kg)

調整前鹽浴中的CNO-=33%,即X=33

設(she)定調整后(hou)鹽浴(yu)中的CNO=36%,即(ji)Y=36

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

如(ru)果鹽浴中的CN-升高了(le)，為降低CN-,可通入壓縮空(kong)氣，使CN-加速氧化(hua)而降低。當然，這(zhe)時鹽浴中的CNO-含量也有升高的變化(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

氮碳(tan)共滲用(yong)(yong)混(hun)合(he)鹽(yan)指熱(re)處理廠(chang)(chang)自行(xing)采購(gou)符(fu)合(he)標準的尿素、碳(tan)酸鹽(yan)及其他(ta)輔(fu)助(zhu)用(yong)(yong)料(liao)，按比(bi)例混(hun)合(he)的混(hun)合(he)物料(liao)。也有的材料(liao)廠(chang)(chang)將按比(bi)例混(hun)合(he)好的基鹽(yan)、調整(zheng)鹽(yan)未經熔化而提(ti)供給(gei)熱(re)處理廠(chang)(chang)，熱(re)處理廠(chang)(chang)放入爐內(nei)熔化后使用(yong)(yong)。

目(mu)前，自行(xing)配制的氮碳(tan)共(gong)滲混合鹽配方較多，這里介紹(shao)其(qi)中(zhong)一種。

a.配(pei)方為

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

 上述配方中，（NH2)2CO和Na2CO3為主(zhu)原(yuan)料，二者通過加,熱引起化學反應，生(sheng)成NaCNO,熔化時(shi)（NH2)2CO比(bi)Na2CO3，損失大(da)一些，前者所占(zhan)比(bi)例比(bi)二者平衡(heng)反應需占(zhan)比(bi)例偏大(da)。配方中的(de)KCI和KOH作為輔助用料加入，可提高鹽浴的(de)流動性和穩定(ding)性，也(ye)對共滲(shen)層(ceng)質(zhi)量產生(sheng)積極的(de)影響。

 b. 混(hun)合鹽的熔(rong)化

 將按比例(li)混合(he)好的(de)鹽(yan)加(jia)入(ru)坩堝，占坩堝深度(du)的(de)3/4左右，通(tong)電升(sheng)溫，可定溫度(du)在480~500℃,待鹽(yan)逐(zhu)漸熔化變成液(ye)體(ti)，鹽(yan)面下沉時(shi)，再(zai)逐(zhu)漸添加(jia)其余鹽(yan)，力求(qiu)保持原鹽(yan)面高度(du)，直至(zhi)(zhi)預定鹽(yan)全(quan)部熔化成液(ye)體(ti)，將溫度(du)調至(zhi)(zhi)540~560℃保持4h后，再(zai)放工(gong)件開始工(gong)作。

 這種混合散裝(zhuang)鹽(yan)(yan)的(de)熔(rong)化(hua)(hua)比成(cheng)品鹽(yan)(yan)的(de)熔(rong)化(hua)(hua)更麻(ma)煩，熔(rong)化(hua)(hua)過(guo)程中有大量的(de)廢氣產生，對(dui)周圍環境及操作者帶來不利的(de)影(ying)響(xiang)，另外，散裝(zhuang)混合鹽(yan)(yan)熔(rong)化(hua)(hua)時(shi)損(sun)失大、利用率低。

 c. 鹽浴的調(diao)整

這種(zhong)鹽(yan)(yan)浴的調整相對于成品鹽(yan)(yan)鹽(yan)(yan)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。

 用尿素調(diao)整(zheng)鹽浴(yu)時要(yao)緩慢加(jia)入，且攪拌鹽浴(yu)，以(yi)保(bao)證(zheng)添加(jia)的(de)尿素能充分(fen)發揮作(zuo)用，減少損失。

 為(wei)保持鹽浴的(de)流(liu)動(dong)性和(he)(he)穩(wen)定性，也應適(shi)當(dang)添加KCI和(he)(he)KOH。調整鹽浴時，可降低鹽浴的(de)溫度(du)（500~520℃),待添加物全部熔化后，再升到工藝要求的(de)溫度(du)。

3. 液體氨碳共滲工件的預先處(chu)理

參見本章第一節(jie)不銹鋼氣體滲氮零件(jian)預先(xian)處理的(de)有(you)關內(nei)容。

4. 共滲前(qian)的生產準備(bei)

每爐(lu)應(ying)配備檢查試塊(kuai)，試塊(kuai)應(ying)與工件(jian)同(tong)材質并(bing)經過相同(tong)的工藝程序，表(biao)面粗糙度不大于Ra 0.4μm。

待滲工(gong)(gong)件表面不得(de)有脫碳層、銹斑(ban)、劃痕、尖(jian)角、銳邊，表面最好經過加工(gong)(gong)。

工件共滲面共滲后(hou)原則上不(bu)允許磨(mo)削(xue)(xue)，必需磨(mo)削(xue)(xue)時，磨(mo)削(xue)(xue)量不(bu)應大于0.05mm。

共滲(shen)工件應選擇合適的工裝(zhuang)，細長件應吊掛。

裝(zhuang)爐(lu)前應認(ren)真(zhen)檢查設備及控(kong)制裝(zhuang)置(zhi)，保證其完好。

5. 液體氮碳共滲(shen)工藝及操(cao)作要點

 液體氮(dan)碳共滲的主要工藝流(liu)程(cheng)是：工件清理－裝(zhuang)卡－預熱(re)－共滲處理－冷卻(que)－清洗 烘干 - 浸油。

 ①. 工件(jian)清(qing)理

   去除工(gong)件表(biao)面(mian)銹痕、油污，保證工(gong)件表(biao)面(mian)清潔。

 ②. 裝(zhuang)卡

   依(yi)據工(gong)件(jian)形狀選擇卡(ka)（掛(gua)）具(ju)，保證工(gong)件(jian)待滲面不互相(xiang)接觸，工(gong)件(jian)擺放均勻。

 ③. 預(yu)熱(re)

   工件人(ren)共滲爐前，應經300~350℃溫度預熱，保(bao)持(chi)時間不少于30min.

 ④. 共滲

  預熱后(hou)的(de)工件(jian)裝(zhuang)入熔鹽浴(yu)爐(lu)內(nei)，應保證工件(jian)浸人鹽浴(yu)中，工件(jian)之間(jian)保留空隙，工件(jian)裝(zhuang)入量一般(ban)控(kong)制在(zai)鹽浴(yu)重量的(de)30%~40%.

  鹽(yan)浴(yu)成分(fen)中，CNO-的控(kong)制應根(gen)據(ju)共滲(shen)目(mu)的調(diao)整選擇：以提高(gao)(gao)減摩、抗咬死(si)性(xing)能為(wei)主要(yao)目(mu)的時，CNO-最好控(kong)制在36%~40%之間；以抗磨(mo)損、提高(gao)(gao)耐磨(mo)性(xing)為(wei)主要(yao)目(mu)的時，CNO-最好控(kong)制在32%~36%之間。通(tong)常，CNO-控(kong)制在34%~38%之間，各(ge)種性(xing)能均(jun)有較好的效果。

 CNO-含量不足(zu)會使滲層深度不夠、硬度不足(zu)；CNO-含量過(guo)高(gao)，可能引起(qi)滲層表面質量不良(liang)，產生疏松。

 共(gong)(gong)滲(shen)(shen)溫度；氨(an)碳共(gong)(gong)滲(shen)(shen)在(zai)530~580℃溫度之(zhi)間都(dou)可(ke)(ke)進行，在(zai)實(shi)際生產時(shi)，根(gen)據材料種類、工件使(shi)用功能(neng)等(deng)因(yin)素確(que)定，不銹鋼(gang)液體氮碳共(gong)(gong)滲(shen)(shen)可(ke)(ke)選用560~570℃.共(gong)(gong)滲(shen)(shen)溫度太(tai)(tai)低，共(gong)(gong)滲(shen)(shen)層(ceng)深(shen)度偏淺，硬(ying)度偏低；溫度太(tai)(tai)高，表面可(ke)(ke)能(neng)產生疏(shu)松，溫度超過(guo)600℃,有可(ke)(ke)能(neng)因(yin)CN-升高、CNO-下降(jiang)使(shi)鹽浴報(bao)廢。

 共滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)：隨(sui)著共滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)保(bao)溫(wen)(wen)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)的(de)加長，滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)層深(shen)度(du)(du)增加，超(chao)過(guo)3h后，化合物層深(shen)度(du)(du)增加緩(huan)慢，而擴散(san)層深(shen)度(du)(du)則呈直線上升。共滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)保(bao)溫(wen)(wen)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)還對滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)層硬(ying)度(du)(du)產(chan)生影響，有試驗(yan)表(biao)明，共滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)保(bao)溫(wen)(wen)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)超(chao)過(guo)3h,滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)層表(biao)面(mian)硬(ying)度(du)(du)有下(xia)降(jiang)的(de)趨勢，且滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)層硬(ying)度(du)(du)峰值隨(sui)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)的(de)加長內移，說明共滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)過(guo)長會引起表(biao)面(mian)化合物外層產(chan)生疏松。所(suo)以(yi)，不銹鋼氮碳共滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)保(bao)溫(wen)(wen)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)應依據材料(liao)及工(gong)件(jian)的(de)大小，控制在60~180min。

 ⑤. 冷卻

  工(gong)件共滲完成(cheng)后，出爐冷卻可采用空冷、油冷、水冷或(huo)氧化(hua)浴分(fen)級冷卻。

   空(kong)冷可(ke)保證工(gong)件(jian)有最小的冷卻變形。細長件(jian)、薄刃具件(jian)、易變形件(jian)常采(cai)用(yong)空(kong)冷。但(dan)空(kong)冷時表面易現花斑痕，且(qie)表面清理較困難。

  油冷、水(shui)冷可使(shi)工件表面潔凈(jing)，在(zai)一定程度上提高了表面的抗疲勞性能，但易引起冷卻變形。

  氧化(hua)鹽(yan)浴(yu)分(fen)級(ji)冷卻可使工(gong)件(jian)表面生成Fe3O4薄膜，并(bing)將從(cong)共(gong)滲(shen)爐內帶(dai)出的微量氰鹽(yan)氧化(hua)成無毒物(wu)(wu)，便于排放，同時也(ye)可徹底去除附著在工(gong)件(jian)表面的氰化(hua)物(wu)(wu)。

  共滲后采(cai)用氧化鹽(yan)浴冷(leng)卻(que)也(ye)是下面談(tan)到的QPQ處(chu)理的必須工序過程。

 ⑥. 清洗(xi)

  冷(leng)卻(que)后的共滲件應先用熱水(shui)煮沸清洗(xi)，再用自來水(shui)沖洗(xi)，以去掉(diao)工件表面的殘鹽和微(wei)量(liang)氰化物。

 ⑦. 烘干

   清洗后的工件(jian)最好(hao)在100~200℃溫度下緩慢烘干。

 ⑧. 浸油

  烘(hong)干后的工(gong)件在熱機(ji)油中(zhong)浸(jin)泡10~15min,以保證工(gong)件表面(mian)光亮(liang)。

6. 液體氮碳(tan)共滲質量(liang)檢查

①. 外觀

  共(gong)滲(shen)并清洗(xi)后(hou)的(de)工(gong)件呈深灰或(huo)灰黑(hei)色（不銹鋼或(huo)鑄鐵(tie)件），盲孔、狹縫(feng)處不得滯(zhi)有(you)殘(can)鹽，工(gong)作面不得有(you)碰傷、劃(hua)痕。

②. 硬度

  表面硬度(du)用低(di)負荷維氏(shi)硬度(du)計檢測(ce)，負荷量可采用1kg或5kg.檢測(ce)硬度(du)應達到技術要求，并注明采用負荷值，如HV1或HV5等。

③. 共滲層深(shen)度(du)

  化合(he)物層(ceng)(ceng)及擴散層(ceng)(ceng)深(shen)度的測量(liang)采用有關標準推薦的腐蝕劑和測量(liang)方法。

 一般用金相法測量到針(zhen)狀氮化物終了處(chu)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(ke)采用斷面硬(ying)度法，即由試樣表(biao)面向心(xin)部(bu)測量顯微硬(ying)度（負(fu)荷100g).由表(biao)面測至顯微硬(ying)度比心(xin)部(bu)，即基體硬(ying)度高(gao)30~50HV處(chu)為滲(shen)層部(bu)深度。

④. 滲層(ceng)脆性(xing)（滲層(ceng)致密度）

 共(gong)滲層脆(cui)性可參照滲氮脆(cui)性檢驗方法和標準(zhun)GB/T11354《鋼鐵零件共(gong)滲層深度測定和金相組(zu)織(zhi)檢驗》。