1. 液體氮碳共滲設備(bei)

 液體氮碳共滲設(she)備一般(ban)采用帶有不銹鋼坩(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(ye)體氮碳共滲爐應配備有(you)抽風裝置，能(neng)有(you)效(xiao)地將熔鹽產生的廢氣排出室外。

 除共(gong)(gong)滲(shen)爐(lu)(lu)外，應(ying)有配套(tao)的(de)預熱(re)爐(lu)(lu)，將清(qing)洗后的(de)工件經過預熱(re)，再裝人共(gong)(gong)滲(shen)爐(lu)(lu)，以防止工件人爐(lu)(lu)降(jiang)低鹽(yan)浴溫度(du)(du)。預熱(re)溫度(du)(du)一(yi)般為150~300℃。

 還應配備熱(re)油浴爐(lu)，可控制(zhi)油溫(wen)在(zai)100~120℃之間。油浴爐(lu)既可作為共滲工(gong)件的冷卻，也可作為零(ling)件共滲清洗烘干后的浸(jin)油處理(li)，以提高(gao)工(gong)件的表面質量。

 對于有更高質量要求的(de)零件，共(gong)滲后可(ke)在(zai)350℃左(zuo)右的(de)氧化(hua)浴(yu)(yu)中冷卻，為此(ci)，應(ying)設置氧化(hua)浴(yu)(yu)爐。氧化(hua)浴(yu)(yu)爐的(de)條件類似于共(gong)滲爐。

2. 液體氮(dan)碳(tan)共滲介(jie)質

 由于(yu)毒(du)性較大，直接使(shi)用NaCN和KCN已被(bei)限制，目前，多數(shu)熱處(chu)理廠或(huo)者使(shi)用由專業生產(chan)廠生產(chan)的成品基(ji)鹽(yan)(yan)和調整鹽(yan)(yan)，或(huo)者使(shi)用以(yi)尿素、碳酸鹽(yan)(yan)為主的混合(he)鹽(yan)(yan)。

 ①. 成品(pin)基(ji)鹽(yan)、調整鹽(yan)（再(zai)生鹽(yan)）

 這里的(de)基鹽、調整鹽指由專業生(sheng)產廠將(jiang)尿(niao)素、碳酸鹽為主的(de)混合物(wu)(wu)經(jing)熔化后再冷(leng)卻而(er)獲得的(de)固體塊狀或顆(ke)粒狀成品(pin)物(wu)(wu)，而(er)不是只將(jiang)幾種原料(liao)機(ji)械(xie)混合供貨(huo)的(de)混合物(wu)(wu)。

 a. 基(ji)鹽的主(zhu)要成分為

 CNO: 38%~41%

 CN: <0.1%

 CO^2-₃:15%~18%

 其余為以(yi)Na+、K+為主(zhu)的(de)金屬離(li)子。

 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(yan)的熔(rong)化

 首(shou)次熔鹽(yan)時，將基(ji)(ji)鹽(yan)放入(ru)坩堝(guo)內，放入(ru)量(liang)可(ke)控(kong)(kong)制在坩堝(guo)容量(liang)的1/3~1/2,將坩堝(guo)控(kong)(kong)制溫度(du)(du)設定在（520±10)℃的范圍，待坩堝(guo)內基(ji)(ji)鹽(yan)全(quan)部(bu)熔化后，再緩慢放入(ru)其余(yu)基(ji)(ji)鹽(yan)（添(tian)加的基(ji)(ji)鹽(yan)不可(ke)太潮(chao)濕和太涼，以防(fang)迸(beng)濺），直到(dao)預定量(liang)的基(ji)(ji)鹽(yan)全(quan)部(bu)熔化，調整(zheng)鹽(yan)浴溫度(du)(du)達到(dao)工藝要(yao)求的溫度(du)(du)，并在此溫度(du)(du)空(kong)載運行約4h后方可(ke)投入(ru)生產。

 此時熔鹽浴的CNO-濃(nong)度為37%~40%。

C. 鹽浴的調(diao)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)加的調整(zheng)鹽(yan)重量可按下(xia)面(mian)的經驗公式計算

  G=1.15(Y-X) M/100

式中：G為需(xu)添加(jia)的調整鹽重量，kg;

    Y為預定調整后的鹽浴中CNO-百分(fen)數；

   X為調整(zheng)前鹽(yan)浴中CNO-百分數；

   M為(wei)鹽浴重(zhong)量，kg;

（鹽浴比重約(yue)為1.75g/cm3)

 例如，坩堝內徑50cm,熔鹽深度80cm,則此時熔鹽重量(liang)為(wei)：M=1/4×3.14×502×80×1.75=274.75(kg)

調(diao)整前鹽浴(yu)中的CNO-=33%,即(ji)X=33

設定調整后鹽浴(yu)中的(de)CNO=36%,即Y=36

則(ze)應(ying)加調(diao)整鹽G=1.15×(36-33)×2745=9.5(g)

如(ru)果(guo)鹽(yan)浴(yu)中的(de)(de)CN-升高了，為降(jiang)低CN-,可通入(ru)壓(ya)縮(suo)空氣(qi)，使CN-加速(su)氧化而降(jiang)低。當(dang)然，這時鹽(yan)浴(yu)中的(de)(de)CNO-含量也有升高的(de)(de)變(bian)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(hun)合鹽

氮碳共滲(shen)用(yong)混(hun)合(he)鹽(yan)指(zhi)熱處理(li)廠(chang)自(zi)行采購符合(he)標準的(de)尿(niao)素(su)、碳酸(suan)鹽(yan)及其他輔助用(yong)料(liao)(liao)(liao)，按(an)比例混(hun)合(he)的(de)混(hun)合(he)物(wu)料(liao)(liao)(liao)。也有的(de)材料(liao)(liao)(liao)廠(chang)將按(an)比例混(hun)合(he)好(hao)的(de)基鹽(yan)、調(diao)整鹽(yan)未(wei)經熔化(hua)而提(ti)供給熱處理(li)廠(chang)，熱處理(li)廠(chang)放(fang)入爐內熔化(hua)后(hou)使用(yong)。

目(mu)前，自行配制(zhi)的(de)氮(dan)碳共(gong)滲混合鹽配方較多，這里介紹其中一種。

a.配方為

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

 上述配方中(zhong)(zhong)，（NH2)2CO和Na2CO3為主原(yuan)料，二者(zhe)通(tong)過加,熱引起化學反應，生成NaCNO,熔(rong)化時（NH2)2CO比Na2CO3，損失大一些，前者(zhe)所(suo)占比例(li)比二者(zhe)平衡反應需占比例(li)偏大。配方中(zhong)(zhong)的KCI和KOH作為輔助用料加入(ru)，可提高鹽浴的流動性和穩定(ding)性，也對共滲層(ceng)質量產(chan)生積極的影響。

 b. 混合鹽的(de)熔化

 將按比(bi)例混合好(hao)的鹽加入坩堝，占坩堝深度(du)的3/4左右(you)，通(tong)電升溫，可定溫度(du)在480~500℃,待鹽逐漸(jian)熔化(hua)變成(cheng)液(ye)體(ti)，鹽面(mian)下沉時(shi)，再逐漸(jian)添加其余鹽，力(li)求保持(chi)(chi)原鹽面(mian)高(gao)度(du)，直至預定鹽全(quan)部熔化(hua)成(cheng)液(ye)體(ti)，將溫度(du)調(diao)至540~560℃保持(chi)(chi)4h后，再放工件開始工作。

 這種(zhong)混合散裝(zhuang)鹽的(de)(de)熔化(hua)比成品鹽的(de)(de)熔化(hua)更麻煩，熔化(hua)過程中有大量(liang)的(de)(de)廢氣(qi)產生，對周圍(wei)環境及操作者帶來不利(li)的(de)(de)影響(xiang)，另外，散裝(zhuang)混合鹽熔化(hua)時損失大、利(li)用率(lv)低。

 c. 鹽浴的調整

這種(zhong)鹽(yan)浴(yu)的(de)調整相對于成品鹽(yan)鹽(yan)浴(yu)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)素調整鹽(yan)浴時要緩慢(man)加(jia)入，且攪拌鹽(yan)浴，以保(bao)證(zheng)添加(jia)的尿(niao)素能充(chong)分發揮作用(yong)，減少損失。

 為(wei)保持鹽(yan)浴(yu)的流動性和穩定性，也應(ying)適當添(tian)加(jia)KCI和KOH。調整鹽(yan)浴(yu)時，可(ke)降低鹽(yan)浴(yu)的溫度（500~520℃),待添(tian)加(jia)物(wu)全部熔化后，再升到工藝要求的溫度。

3. 液體(ti)氨碳(tan)共滲工件(jian)的預先(xian)處理

參見本章第一節不銹鋼氣(qi)體滲氮零件預先處理的有關內容(rong)。

4. 共滲前的生(sheng)產準備

每爐(lu)應(ying)配備檢查試塊，試塊應(ying)與工(gong)件同材質(zhi)并經過相(xiang)同的工(gong)藝程序，表面粗糙度不大于Ra 0.4μm。

待滲工件表面不得有脫碳層、銹(xiu)斑、劃痕(hen)、尖(jian)角(jiao)、銳邊，表面最好經過加工。

工件共(gong)(gong)滲面(mian)共(gong)(gong)滲后原則上(shang)不允許(xu)磨削，必需磨削時，磨削量不應(ying)大(da)于0.05mm。

共(gong)滲工(gong)件應選擇合適的工(gong)裝(zhuang)，細長件應吊(diao)掛。

裝爐前應認真檢查設備(bei)及控制裝置(zhi)，保證其完好。

5. 液體(ti)氮碳共滲工藝及操作(zuo)要點

 液(ye)體氮碳共滲的(de)主要工藝流程(cheng)是(shi)：工件(jian)清理－裝卡－預熱－共滲處(chu)理－冷卻－清洗 烘干(gan) - 浸油。

 ①. 工(gong)件(jian)清理

   去除工(gong)件(jian)(jian)表面(mian)銹(xiu)痕(hen)、油污，保證工(gong)件(jian)(jian)表面(mian)清潔。

 ②. 裝卡

   依據工件形狀(zhuang)選(xuan)擇卡（掛）具，保證工件待(dai)滲面不互(hu)相接(jie)觸(chu)，工件擺放均勻。

 ③. 預熱

   工件人共(gong)滲爐前(qian)，應經300~350℃溫(wen)度預(yu)熱，保持時間不(bu)少于30min.

 ④. 共(gong)滲

  預熱(re)后的(de)工件(jian)裝入熔鹽(yan)浴(yu)爐內(nei)，應(ying)保(bao)證工件(jian)浸人鹽(yan)浴(yu)中，工件(jian)之間保(bao)留空隙，工件(jian)裝入量一般(ban)控制(zhi)在鹽(yan)浴(yu)重(zhong)量的(de)30%~40%.

  鹽浴成分中，CNO-的(de)控制(zhi)(zhi)應根(gen)據共滲目(mu)的(de)調整(zheng)選擇：以提(ti)高減摩、抗咬死性(xing)能(neng)為主要目(mu)的(de)時，CNO-最好控制(zhi)(zhi)在36%~40%之(zhi)間；以抗磨(mo)(mo)損、提(ti)高耐磨(mo)(mo)性(xing)為主要目(mu)的(de)時，CNO-最好控制(zhi)(zhi)在32%~36%之(zhi)間。通常，CNO-控制(zhi)(zhi)在34%~38%之(zhi)間，各種性(xing)能(neng)均有較好的(de)效果。

 CNO-含量(liang)(liang)不足會(hui)使滲(shen)層(ceng)深度(du)不夠、硬度(du)不足；CNO-含量(liang)(liang)過高，可能引起滲(shen)層(ceng)表面質量(liang)(liang)不良，產生疏(shu)松(song)。

 共滲(shen)(shen)(shen)(shen)溫度(du)(du)；氨碳(tan)共滲(shen)(shen)(shen)(shen)在530~580℃溫度(du)(du)之間都(dou)可進(jin)行，在實際生(sheng)產(chan)時，根(gen)據材料種類、工(gong)件使(shi)用功(gong)能等因素(su)確定，不銹鋼液體氮碳(tan)共滲(shen)(shen)(shen)(shen)可選(xuan)用560~570℃.共滲(shen)(shen)(shen)(shen)溫度(du)(du)太低，共滲(shen)(shen)(shen)(shen)層(ceng)深度(du)(du)偏淺，硬度(du)(du)偏低；溫度(du)(du)太高(gao)，表(biao)面可能產(chan)生(sheng)疏松，溫度(du)(du)超過(guo)600℃,有可能因CN-升高(gao)、CNO-下(xia)降(jiang)使(shi)鹽浴報廢。

 共(gong)滲(shen)(shen)時(shi)(shi)間(jian)：隨著共(gong)滲(shen)(shen)保溫(wen)時(shi)(shi)間(jian)的加(jia)長，滲(shen)(shen)層深度(du)(du)增加(jia)，超(chao)過3h后，化(hua)合物(wu)層深度(du)(du)增加(jia)緩慢(man)，而(er)擴散層深度(du)(du)則呈直線上升。共(gong)滲(shen)(shen)保溫(wen)時(shi)(shi)間(jian)還對(dui)滲(shen)(shen)層硬度(du)(du)產生(sheng)影響，有試驗(yan)表明，共(gong)滲(shen)(shen)保溫(wen)時(shi)(shi)間(jian)超(chao)過3h,滲(shen)(shen)層表面硬度(du)(du)有下降(jiang)的趨勢(shi)，且滲(shen)(shen)層硬度(du)(du)峰值隨時(shi)(shi)間(jian)的加(jia)長內移，說(shuo)明共(gong)滲(shen)(shen)時(shi)(shi)間(jian)過長會引起表面化(hua)合物(wu)外層產生(sheng)疏(shu)松(song)。所以，不銹鋼氮碳共(gong)滲(shen)(shen)保溫(wen)時(shi)(shi)間(jian)應依據材料及(ji)工件的大(da)小(xiao)，控制(zhi)在60~180min。

 ⑤. 冷(leng)卻(que)

  工件共滲完成后，出爐冷(leng)卻(que)可采用空冷(leng)、油冷(leng)、水冷(leng)或(huo)氧化浴(yu)分級冷(leng)卻(que)。

   空冷(leng)可保證工件有最(zui)小(xiao)的冷(leng)卻變形(xing)。細長件、薄(bo)刃(ren)具件、易變形(xing)件常采用空冷(leng)。但(dan)空冷(leng)時表面易現(xian)花斑痕，且表面清理較困難(nan)。

  油(you)冷、水冷可使工件(jian)表(biao)面(mian)潔凈，在一定程度上(shang)提高了表(biao)面(mian)的抗疲勞性能，但易引起冷卻變形。

  氧(yang)化鹽(yan)(yan)浴分級冷卻可(ke)使工(gong)件表面(mian)生(sheng)成Fe3O4薄膜，并將(jiang)從共滲爐內帶出的微量氰(qing)鹽(yan)(yan)氧(yang)化成無毒物，便于(yu)排放，同時也可(ke)徹底去除附著在工(gong)件表面(mian)的氰(qing)化物。

  共(gong)滲后采用氧(yang)化鹽(yan)浴(yu)冷卻也是下面談(tan)到的QPQ處理的必須工序過程。

 ⑥. 清洗

  冷卻(que)后的共滲件應先用熱水(shui)(shui)煮沸(fei)清洗(xi)(xi)，再用自來水(shui)(shui)沖洗(xi)(xi)，以去掉工件表面的殘鹽和微量氰化物(wu)。

 ⑦. 烘干(gan)

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

 ⑧. 浸(jin)油(you)

  烘(hong)干后的工件在熱(re)機油(you)中浸泡10~15min,以(yi)保證工件表面光亮。

6. 液體(ti)氮碳共滲質量檢查

①. 外觀(guan)

  共滲并清洗后的工(gong)件呈深灰或灰黑色(se)（不(bu)銹(xiu)鋼或鑄鐵件），盲孔(kong)、狹縫處不(bu)得滯有(you)(you)殘鹽，工(gong)作面不(bu)得有(you)(you)碰傷、劃痕。

②. 硬度

  表面硬(ying)度用低負(fu)(fu)荷維氏硬(ying)度計檢測，負(fu)(fu)荷量可采用1kg或5kg.檢測硬(ying)度應達到技術(shu)要(yao)求(qiu)，并注(zhu)明采用負(fu)(fu)荷值(zhi)，如(ru)HV1或HV5等。

③. 共滲(shen)層(ceng)深度(du)

  化合物層及擴散層深度的測量采用(yong)有關標準(zhun)推(tui)薦的腐蝕劑和測量方法(fa)。

 一般用金相法測量到(dao)針狀氮化物(wu)終了處即(ji)為擴散層。碳鋼(gang)件檢查時可(ke)將試(shi)塊在300℃保溫2小時后測量。

 也可采用斷面(mian)硬(ying)(ying)度法，即(ji)由試樣表(biao)面(mian)向心部(bu)(bu)測量顯微硬(ying)(ying)度（負荷100g).由表(biao)面(mian)測至顯微硬(ying)(ying)度比心部(bu)(bu)，即(ji)基體硬(ying)(ying)度高30~50HV處為滲層部(bu)(bu)深度。

④. 滲(shen)層(ceng)脆性(xing)（滲(shen)層(ceng)致密度）

 共(gong)滲層脆性(xing)可參(can)照滲氮脆性(xing)檢驗方(fang)法和標準(zhun)GB/T11354《鋼鐵零件共(gong)滲層深度測定和金(jin)相組織檢驗》。