1. 液體氮碳共滲(shen)設備

 液體氮碳共滲設備一般采用帶有(you)不(bu)銹(xiu)鋼坩堝的井式電爐。坩堝內鹽浴溫(wen)度(du)波動范圍(wei)不(bu)應大于(yu)±10℃。

 液體(ti)氮碳(tan)共滲爐應配備(bei)有抽風裝置(zhi)，能有效地(di)將熔鹽產(chan)生的廢氣排出(chu)室(shi)外(wai)。

 除(chu)共滲爐外，應有配(pei)套(tao)的預熱爐，將清洗后的工件經過預熱，再裝(zhuang)人共滲爐，以(yi)防止工件人爐降低(di)鹽浴溫度。預熱溫度一般為(wei)150~300℃。

 還(huan)應配備熱油(you)浴爐，可控制油(you)溫在100~120℃之間(jian)。油(you)浴爐既可作(zuo)為(wei)共滲(shen)工件(jian)的冷卻(que)，也可作(zuo)為(wei)零件(jian)共滲(shen)清(qing)洗(xi)烘干后的浸油(you)處理，以提高工件(jian)的表面質量。

 對于(yu)有更(geng)高質量要求的零件(jian)(jian)，共(gong)滲(shen)后可在350℃左右(you)的氧(yang)化浴(yu)中冷卻，為此，應設置(zhi)氧(yang)化浴(yu)爐。氧(yang)化浴(yu)爐的條(tiao)件(jian)(jian)類似于(yu)共(gong)滲(shen)爐。

2. 液(ye)體氮碳共滲介質

 由(you)于(yu)毒性較大，直接(jie)使用(yong)NaCN和KCN已被限制，目前，多數熱處理廠(chang)或者使用(yong)由(you)專(zhuan)業生產廠(chang)生產的成品基鹽(yan)和調(diao)整鹽(yan)，或者使用(yong)以尿素、碳酸鹽(yan)為主的混合鹽(yan)。

 ①. 成品(pin)基(ji)鹽、調整鹽（再生鹽）

 這里的(de)(de)基鹽(yan)、調整鹽(yan)指由專業生產廠將尿素、碳酸鹽(yan)為主的(de)(de)混(hun)合(he)物(wu)(wu)經熔化后再冷卻而獲得的(de)(de)固體(ti)塊(kuai)狀或(huo)顆粒狀成品物(wu)(wu)，而不(bu)是(shi)只(zhi)將幾種原料機械混(hun)合(he)供(gong)貨的(de)(de)混(hun)合(he)物(wu)(wu)。

 a. 基鹽(yan)的(de)主要(yao)成分為(wei)

 CNO: 38%~41%

 CN: <0.1%

 CO^2-₃:15%~18%

 其余為(wei)以Na+、K+為(wei)主的(de)金屬(shu)離子。

 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. 基鹽的熔化

 首次(ci)熔鹽(yan)時，將基(ji)鹽(yan)放(fang)入坩堝內，放(fang)入量可控制(zhi)在坩堝容量的1/3~1/2,將坩堝控制(zhi)溫度設定在（520±10)℃的范圍，待坩堝內基(ji)鹽(yan)全(quan)部(bu)熔化(hua)(hua)后，再(zai)緩慢放(fang)入其余基(ji)鹽(yan)（添加(jia)的基(ji)鹽(yan)不可太(tai)潮(chao)濕和太(tai)涼(liang)，以防迸濺），直到預定量的基(ji)鹽(yan)全(quan)部(bu)熔化(hua)(hua)，調整鹽(yan)浴溫度達到工藝要求的溫度，并在此溫度空載(zai)運行約(yue)4h后方可投入生(sheng)產。

 此時熔鹽浴(yu)的CNO-濃(nong)度為37%~40%。

C. 鹽(yan)浴(yu)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(diao)整鹽重量可按下面的經驗公式計(ji)算

  G=1.15(Y-X) M/100

式中：G為需添(tian)加(jia)的(de)調整鹽(yan)重量(liang)，kg;

    Y為(wei)預定調整后的(de)鹽浴中(zhong)CNO-百分數；

   X為調整前鹽浴中CNO-百分數(shu)；

   M為鹽浴重量，kg;

（鹽浴(yu)比重約為1.75g/cm3)

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

調整前(qian)鹽浴中(zhong)的CNO-=33%,即X=33

設定(ding)調整(zheng)后鹽浴中的CNO=36%,即(ji)Y=36

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

如果(guo)鹽(yan)浴(yu)中的(de)CN-升高了，為降(jiang)低CN-,可(ke)通(tong)入壓縮空氣，使CN-加速氧(yang)化而(er)降(jiang)低。當(dang)然(ran)，這時(shi)鹽(yan)浴(yu)中的(de)CNO-含(han)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(he)鹽

氮碳(tan)共滲用(yong)(yong)混合(he)鹽(yan)指熱(re)處理廠自行采購符合(he)標(biao)準的(de)尿素、碳(tan)酸鹽(yan)及(ji)其他(ta)輔(fu)助用(yong)(yong)料(liao)，按(an)比(bi)例(li)混合(he)的(de)混合(he)物料(liao)。也有的(de)材料(liao)廠將按(an)比(bi)例(li)混合(he)好(hao)的(de)基鹽(yan)、調整鹽(yan)未經熔(rong)化(hua)而提供(gong)給(gei)熱(re)處理廠，熱(re)處理廠放入爐內熔(rong)化(hua)后(hou)使(shi)用(yong)(yong)。

目前，自行配制的氮碳共滲混合(he)鹽(yan)配方較多，這(zhe)里介紹(shao)其(qi)中一種。

a.配(pei)方為(wei)

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

 上述(shu)配方中(zhong)，（NH2)2CO和(he)Na2CO3為(wei)主原(yuan)料(liao)(liao)，二者(zhe)通過加,熱引起化(hua)學反應(ying)，生成NaCNO,熔化(hua)時(shi)（NH2)2CO比(bi)Na2CO3，損失大一些，前者(zhe)所占比(bi)例(li)比(bi)二者(zhe)平(ping)衡反應(ying)需占比(bi)例(li)偏大。配方中(zhong)的(de)KCI和(he)KOH作為(wei)輔助用料(liao)(liao)加入，可提(ti)高鹽浴(yu)的(de)流動性和(he)穩定性，也(ye)對共(gong)滲層質量產生積(ji)極的(de)影響。

 b. 混合鹽的(de)熔化

 將按(an)比例混(hun)合(he)好的鹽(yan)(yan)(yan)加入坩堝，占坩堝深度的3/4左右，通電(dian)升(sheng)溫，可(ke)定溫度在(zai)480~500℃,待(dai)鹽(yan)(yan)(yan)逐漸(jian)熔化(hua)變成(cheng)液(ye)體(ti)，鹽(yan)(yan)(yan)面(mian)下沉(chen)時，再(zai)逐漸(jian)添加其(qi)余鹽(yan)(yan)(yan)，力求保持原鹽(yan)(yan)(yan)面(mian)高度，直至(zhi)預定鹽(yan)(yan)(yan)全(quan)部熔化(hua)成(cheng)液(ye)體(ti)，將溫度調至(zhi)540~560℃保持4h后(hou)，再(zai)放工件開始工作。

 這種混(hun)合散裝(zhuang)鹽(yan)的(de)(de)熔(rong)(rong)化比成品(pin)鹽(yan)的(de)(de)熔(rong)(rong)化更麻煩，熔(rong)(rong)化過程中有大量的(de)(de)廢(fei)氣產(chan)生，對周圍(wei)環境及操作(zuo)者帶(dai)來不利的(de)(de)影響，另外，散裝(zhuang)混(hun)合鹽(yan)熔(rong)(rong)化時(shi)損失大、利用率低。

 c. 鹽浴的調整(zheng)

這種鹽浴的調(diao)整(zheng)相(xiang)對(dui)于成品鹽鹽浴調(diao)整(zheng)比較困(kun)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)尿素調整鹽(yan)浴時要緩慢加入，且攪拌(ban)鹽(yan)浴，以保證添加的尿素能充分發揮作(zuo)用(yong)，減少損失。

 為保持(chi)鹽(yan)(yan)浴的流動性和穩定性，也(ye)應適(shi)當添加KCI和KOH。調整鹽(yan)(yan)浴時，可降低鹽(yan)(yan)浴的溫度(du)（500~520℃),待添加物全(quan)部熔化后，再升到工(gong)藝要求的溫度(du)。

3. 液體氨碳共(gong)滲工件的預先處(chu)理

參(can)見(jian)本章第一節不(bu)銹鋼(gang)氣體滲氮零件預先處理的(de)有(you)關(guan)內容。

4. 共滲前的生產準備(bei)

每爐應(ying)配備(bei)檢查試塊(kuai)，試塊(kuai)應(ying)與工件同材質并經過(guo)相同的工藝程序，表(biao)面粗糙(cao)度(du)不大于(yu)Ra 0.4μm。

待滲工件(jian)表面不(bu)得有脫碳(tan)層、銹斑、劃痕、尖角、銳邊(bian)，表面最好(hao)經(jing)過加工。

工件(jian)共滲(shen)面共滲(shen)后原(yuan)則(ze)上不允(yun)許磨(mo)削，必需磨(mo)削時，磨(mo)削量不應大于(yu)0.05mm。

共滲工(gong)件(jian)應選擇合適(shi)的工(gong)裝(zhuang)，細長(chang)件(jian)應吊(diao)掛(gua)。

裝(zhuang)爐前(qian)應(ying)認真檢(jian)查設備及控制(zhi)裝(zhuang)置，保證其完(wan)好。

5. 液體(ti)氮碳共滲工藝及操作要點

 液體氮碳(tan)共滲(shen)的主要工(gong)藝流程(cheng)是：工(gong)件清理－裝卡－預熱－共滲(shen)處理－冷卻－清洗 烘(hong)干(gan) - 浸油。

 ①. 工件清理

   去除工件表面銹痕、油(you)污，保證工件表面清(qing)潔。

 ②. 裝卡(ka)

   依據工件形(xing)狀選(xuan)擇卡（掛）具，保(bao)證工件待滲面不互相(xiang)接(jie)觸，工件擺放均(jun)勻。

 ③. 預(yu)熱

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

 ④. 共滲(shen)

  預熱(re)后的工件(jian)(jian)裝入熔鹽浴(yu)(yu)爐內(nei)，應保證工件(jian)(jian)浸人鹽浴(yu)(yu)中(zhong)，工件(jian)(jian)之(zhi)間保留空隙(xi)，工件(jian)(jian)裝入量(liang)一般(ban)控(kong)制(zhi)在鹽浴(yu)(yu)重(zhong)量(liang)的30%~40%.

  鹽浴成分中，CNO-的(de)(de)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)應(ying)根據(ju)共滲目的(de)(de)調整(zheng)選擇：以提(ti)高減摩、抗(kang)咬(yao)死(si)性能(neng)為主要(yao)目的(de)(de)時，CNO-最(zui)(zui)好(hao)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)在36%~40%之間(jian)；以抗(kang)磨損、提(ti)高耐(nai)磨性為主要(yao)目的(de)(de)時，CNO-最(zui)(zui)好(hao)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)在32%~36%之間(jian)。通常(chang)，CNO-控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)在34%~38%之間(jian)，各種性能(neng)均有較好(hao)的(de)(de)效果。

 CNO-含(han)量(liang)(liang)不(bu)(bu)足會使滲(shen)層深度(du)不(bu)(bu)夠、硬度(du)不(bu)(bu)足；CNO-含(han)量(liang)(liang)過高，可能(neng)引起滲(shen)層表(biao)面(mian)質量(liang)(liang)不(bu)(bu)良(liang)，產生(sheng)疏松。

 共滲(shen)(shen)溫度(du)；氨(an)碳共滲(shen)(shen)在530~580℃溫度(du)之(zhi)間都可(ke)進(jin)行，在實際生產時，根(gen)據材料(liao)種(zhong)類(lei)、工件使(shi)用功能(neng)等因素確定，不銹鋼(gang)液體氮碳共滲(shen)(shen)可(ke)選用560~570℃.共滲(shen)(shen)溫度(du)太(tai)低，共滲(shen)(shen)層深度(du)偏(pian)淺(qian)，硬(ying)度(du)偏(pian)低；溫度(du)太(tai)高(gao)，表面可(ke)能(neng)產生疏松，溫度(du)超(chao)過600℃,有(you)可(ke)能(neng)因CN-升高(gao)、CNO-下(xia)降使(shi)鹽浴報廢。

 共(gong)滲(shen)時(shi)(shi)間(jian)(jian)：隨著(zhu)共(gong)滲(shen)保溫時(shi)(shi)間(jian)(jian)的(de)(de)加長(chang)(chang)，滲(shen)層深(shen)度(du)增加，超過3h后，化合(he)物(wu)(wu)層深(shen)度(du)增加緩慢(man)，而擴(kuo)散層深(shen)度(du)則呈(cheng)直線(xian)上升。共(gong)滲(shen)保溫時(shi)(shi)間(jian)(jian)還(huan)對滲(shen)層硬(ying)(ying)度(du)產生影(ying)響(xiang)，有試驗表明，共(gong)滲(shen)保溫時(shi)(shi)間(jian)(jian)超過3h,滲(shen)層表面硬(ying)(ying)度(du)有下降的(de)(de)趨勢，且滲(shen)層硬(ying)(ying)度(du)峰值隨時(shi)(shi)間(jian)(jian)的(de)(de)加長(chang)(chang)內移，說明共(gong)滲(shen)時(shi)(shi)間(jian)(jian)過長(chang)(chang)會引起表面化合(he)物(wu)(wu)外層產生疏松。所以(yi)，不銹鋼氮碳共(gong)滲(shen)保溫時(shi)(shi)間(jian)(jian)應依據(ju)材料及工件(jian)的(de)(de)大(da)小，控制在(zai)60~180min。

 ⑤. 冷卻

  工(gong)件共滲完成(cheng)后，出爐(lu)冷(leng)卻可采用空冷(leng)、油冷(leng)、水冷(leng)或氧化(hua)浴分級冷(leng)卻。

   空(kong)冷可保證工件有最小的冷卻變形(xing)。細長(chang)件、薄刃具件、易變形(xing)件常采用空(kong)冷。但空(kong)冷時表面易現(xian)花(hua)斑痕，且表面清理較困難。

  油冷、水冷可使工(gong)件表面潔凈(jing)，在(zai)一定程度上提(ti)高了表面的抗(kang)疲勞性能，但易引起冷卻變形。

  氧(yang)化鹽浴分級冷卻可(ke)使工件表面(mian)生成(cheng)Fe3O4薄膜，并將從共滲爐內帶出的微量氰鹽氧(yang)化成(cheng)無毒物，便于排放，同時也(ye)可(ke)徹底去除(chu)附著在工件表面(mian)的氰化物。

  共滲后采用(yong)氧(yang)化鹽浴(yu)冷卻也是下(xia)面談到的QPQ處理的必(bi)須工(gong)序過程。

 ⑥. 清洗

  冷卻(que)后的共滲件應先用熱(re)水(shui)煮沸清洗(xi)，再用自來水(shui)沖(chong)洗(xi)，以去掉工件表面的殘(can)鹽(yan)和微量氰化物。

 ⑦. 烘干

   清洗后的工件最好在100~200℃溫度下緩慢烘干。

 ⑧. 浸油

  烘干(gan)后(hou)的工件在熱機油中浸泡(pao)10~15min,以保證(zheng)工件表面光亮。

6. 液體氮碳共滲質量(liang)檢查

①. 外觀

  共滲并清洗(xi)后(hou)的工件呈深灰或(huo)灰黑色（不銹鋼或(huo)鑄鐵件），盲孔、狹縫處不得(de)滯(zhi)有殘鹽(yan)，工作面不得(de)有碰傷、劃痕。

②. 硬度

  表面硬度用(yong)低負(fu)荷(he)維氏硬度計(ji)檢測(ce)，負(fu)荷(he)量可采用(yong)1kg或5kg.檢測(ce)硬度應(ying)達到技術(shu)要求，并(bing)注明采用(yong)負(fu)荷(he)值，如HV1或HV5等(deng)。

③. 共(gong)滲(shen)層(ceng)深度(du)

  化合物層及擴(kuo)散層深度(du)的測量(liang)采用有關標準推薦的腐(fu)蝕劑(ji)和測量(liang)方法。

 一般(ban)用金相法測量到針(zhen)狀氮化物終了處(chu)即(ji)為擴散層(ceng)。碳鋼件檢查(cha)時(shi)可將試塊在300℃保溫2小(xiao)時(shi)后測量。

 也可采用斷面(mian)(mian)硬(ying)度(du)(du)法，即由(you)試樣表(biao)面(mian)(mian)向心(xin)部(bu)測量顯微(wei)硬(ying)度(du)(du)（負荷100g).由(you)表(biao)面(mian)(mian)測至(zhi)顯微(wei)硬(ying)度(du)(du)比心(xin)部(bu)，即基體(ti)硬(ying)度(du)(du)高(gao)30~50HV處為(wei)滲(shen)層部(bu)深度(du)(du)。

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

 共滲(shen)層脆(cui)性可(ke)參照滲(shen)氮脆(cui)性檢驗方法和標準GB/T11354《鋼鐵零件共滲(shen)層深度測定(ding)和金相(xiang)組(zu)織檢驗》。