1. 液體(ti)氮碳共滲設備(bei)

 液體氮碳共滲(shen)設備一般采(cai)用帶有不銹鋼坩(gan)堝(guo)的井式電(dian)爐(lu)。坩(gan)堝(guo)內(nei)鹽浴溫(wen)度波動范圍不應(ying)大于±10℃。

 液體氮碳共(gong)滲爐應配(pei)備有抽風裝(zhuang)置，能有效地將熔鹽(yan)產(chan)生的廢氣排出室外。

 除共(gong)滲爐外，應有(you)配(pei)套的(de)預(yu)熱(re)爐，將(jiang)清洗后的(de)工件經過預(yu)熱(re)，再裝人共(gong)滲爐，以防止工件人爐降低鹽浴溫(wen)度。預(yu)熱(re)溫(wen)度一般為150~300℃。

 還應配(pei)備熱油(you)浴爐，可控制(zhi)油(you)溫(wen)在100~120℃之間。油(you)浴爐既(ji)可作(zuo)為(wei)共滲工(gong)(gong)件(jian)的冷卻，也(ye)可作(zuo)為(wei)零(ling)件(jian)共滲清洗烘干后的浸油(you)處理，以(yi)提高工(gong)(gong)件(jian)的表(biao)面質量。

 對于(yu)有更高質(zhi)量(liang)要求的零件，共滲后可在350℃左右的氧(yang)(yang)化浴中(zhong)冷卻，為此，應設置氧(yang)(yang)化浴爐(lu)。氧(yang)(yang)化浴爐(lu)的條件類似于(yu)共滲爐(lu)。

2. 液體氮碳共滲(shen)介質(zhi)

 由(you)于毒性較大，直接使用NaCN和KCN已被(bei)限制，目前，多(duo)數熱處理廠或者使用由(you)專(zhuan)業(ye)生產廠生產的成品基鹽和調整鹽，或者使用以(yi)尿素、碳(tan)酸(suan)鹽為(wei)主的混合鹽。

 ①. 成品基鹽(yan)(yan)、調整鹽(yan)(yan)（再生鹽(yan)(yan)）

 這里的(de)基鹽、調(diao)整(zheng)鹽指由專業生產廠將尿素、碳酸鹽為主的(de)混合物經熔化(hua)后(hou)再(zai)冷卻而(er)獲得的(de)固(gu)體塊(kuai)狀(zhuang)或顆(ke)粒狀(zhuang)成(cheng)品(pin)物，而(er)不是只將幾種原料機械混合供貨(huo)的(de)混合物。

 a. 基鹽(yan)的(de)主要成分為

 CNO: 38%~41%

 CN: <0.1%

 CO^2-₃:15%~18%

 其(qi)余為以Na+、K+為主(zhu)的金屬離子。

 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

 首次熔(rong)鹽(yan)時，將基(ji)鹽(yan)放(fang)(fang)入坩堝內(nei)，放(fang)(fang)入量可(ke)控制(zhi)在(zai)坩堝容量的(de)1/3~1/2,將坩堝控制(zhi)溫度(du)設定(ding)在(zai)（520±10)℃的(de)范圍，待(dai)坩堝內(nei)基(ji)鹽(yan)全部(bu)熔(rong)化后(hou)，再緩慢放(fang)(fang)入其余基(ji)鹽(yan)（添加的(de)基(ji)鹽(yan)不可(ke)太(tai)潮濕和太(tai)涼，以防迸(beng)濺），直到(dao)預定(ding)量的(de)基(ji)鹽(yan)全部(bu)熔(rong)化，調(diao)整鹽(yan)浴(yu)溫度(du)達到(dao)工藝要求的(de)溫度(du)，并在(zai)此溫度(du)空(kong)載運行約4h后(hou)方可(ke)投入生產。

 此時熔鹽(yan)浴的(de)CNO-濃(nong)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(tian)加的調整(zheng)鹽重量可按下(xia)面的經驗公式(shi)計算

  G=1.15(Y-X) M/100

式中：G為需添加的調整(zheng)鹽重量(liang)，kg;

    Y為預(yu)定調整后的(de)鹽浴中CNO-百分數；

   X為(wei)調(diao)整前鹽浴中CNO-百(bai)分數；

   M為鹽浴重量，kg;

（鹽浴比重約(yue)為1.75g/cm3)

 例如，坩堝(guo)內徑(jing)50cm,熔(rong)鹽深度80cm,則此(ci)時熔(rong)鹽重(zhong)量(liang)為：M=1/4×3.14×502×80×1.75=274.75(kg)

調整(zheng)前(qian)鹽浴中的CNO-=33%,即X=33

設定調整后(hou)鹽浴中的CNO=36%,即Y=36

則應加調整鹽G=1.15×(36-33)×2745=9.5(g)

如(ru)果鹽浴(yu)中(zhong)的(de)CN-升高(gao)了，為降低CN-,可通入壓縮空氣，使CN-加速氧化而降低。當(dang)然，這時鹽浴(yu)中(zhong)的(de)CNO-含量也(ye)有(you)升高(gao)的(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. 混合鹽

氮碳共(gong)滲用(yong)混(hun)合(he)鹽指熱(re)處理廠(chang)自行采(cai)購符(fu)合(he)標(biao)準的(de)尿素(su)、碳酸鹽及其他輔助用(yong)料，按(an)比例混(hun)合(he)的(de)混(hun)合(he)物料。也有的(de)材料廠(chang)將按(an)比例混(hun)合(he)好的(de)基(ji)鹽、調(diao)整鹽未經熔化(hua)而提供(gong)給熱(re)處理廠(chang)，熱(re)處理廠(chang)放(fang)入(ru)爐內熔化(hua)后使用(yong)。

目前，自(zi)行配(pei)制(zhi)的(de)氮碳共滲混合鹽配(pei)方較多，這里(li)介紹其中(zhong)一(yi)種。

a.配方為

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

 上述配(pei)方(fang)(fang)中，（NH2)2CO和(he)Na2CO3為主(zhu)原料(liao)，二者通(tong)過加,熱引起化學反應(ying)，生(sheng)成NaCNO,熔化時（NH2)2CO比(bi)Na2CO3，損失(shi)大(da)一些，前者所占(zhan)比(bi)例比(bi)二者平衡反應(ying)需占(zhan)比(bi)例偏大(da)。配(pei)方(fang)(fang)中的KCI和(he)KOH作為輔助用料(liao)加入，可提(ti)高鹽浴(yu)的流(liu)動(dong)性和(he)穩定性，也對(dui)共滲層質量產生(sheng)積極的影響(xiang)。

 b. 混合鹽的熔(rong)化

 將(jiang)按比例混合(he)好的鹽(yan)加(jia)入坩堝(guo)，占坩堝(guo)深度(du)的3/4左右，通(tong)電升溫，可定溫度(du)在480~500℃,待鹽(yan)逐(zhu)漸(jian)熔化(hua)變成液體(ti)，鹽(yan)面下沉時，再逐(zhu)漸(jian)添加(jia)其余鹽(yan)，力求(qiu)保(bao)持(chi)原鹽(yan)面高度(du)，直至(zhi)預定鹽(yan)全部熔化(hua)成液體(ti)，將(jiang)溫度(du)調(diao)至(zhi)540~560℃保(bao)持(chi)4h后，再放工(gong)(gong)件開始工(gong)(gong)作。

 這種混合散(san)裝鹽(yan)(yan)的(de)(de)熔(rong)化(hua)比成(cheng)品鹽(yan)(yan)的(de)(de)熔(rong)化(hua)更麻煩，熔(rong)化(hua)過程中有大量的(de)(de)廢氣(qi)產生，對周圍環境及(ji)操作者帶來不利的(de)(de)影響，另外，散(san)裝混合鹽(yan)(yan)熔(rong)化(hua)時損失大、利用率(lv)低。

 c. 鹽浴的調整

這種鹽浴的調(diao)整相對(dui)于成品(pin)鹽鹽浴調(diao)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(niao)(niao)素調整鹽浴時要(yao)緩慢(man)加入，且攪拌鹽浴，以保證添加的尿(niao)(niao)素能充分(fen)發揮(hui)作(zuo)用，減(jian)少損失。

 為保持鹽浴的(de)流動性(xing)和穩定性(xing)，也應適(shi)當添(tian)加KCI和KOH。調整鹽浴時，可降低鹽浴的(de)溫(wen)度(du)（500~520℃),待添(tian)加物全(quan)部熔化后，再升到工藝要求的(de)溫(wen)度(du)。

3. 液體(ti)氨碳共滲(shen)工件(jian)的(de)預先處(chu)理(li)

參見(jian)本章第一節不銹(xiu)鋼氣(qi)體(ti)滲氮零件預先處理的有關內容(rong)。

4. 共滲前的生產(chan)準(zhun)備

每(mei)爐應配(pei)備檢查試塊，試塊應與工件(jian)同材質并經過相同的工藝程序，表(biao)面(mian)粗糙度(du)不大于(yu)Ra 0.4μm。

待(dai)滲工件表(biao)面不得(de)有脫碳層、銹斑(ban)、劃痕、尖角(jiao)、銳邊，表(biao)面最好經過加工。

工件共(gong)滲(shen)面共(gong)滲(shen)后(hou)原則上不允許磨(mo)(mo)削(xue)，必需磨(mo)(mo)削(xue)時(shi)，磨(mo)(mo)削(xue)量不應(ying)大(da)于0.05mm。

共滲工件應選擇合(he)適的(de)工裝(zhuang)，細長件應吊掛。

裝爐(lu)前應認真檢查設備及控制裝置(zhi)，保證其完好。

5. 液體氮碳共滲工藝(yi)及(ji)操作要點(dian)

 液體氮碳共(gong)滲(shen)的主要(yao)工(gong)藝流程是：工(gong)件(jian)清理(li)(li)－裝卡－預熱(re)－共(gong)滲(shen)處理(li)(li)－冷卻(que)－清洗 烘干 - 浸油。

 ①. 工件(jian)清(qing)理

   去除工件表面銹痕(hen)、油污，保證工件表面清潔。

 ②. 裝卡

   依(yi)據(ju)工件(jian)形狀選擇卡（掛）具，保證工件(jian)待滲面不互相(xiang)接觸，工件(jian)擺放均勻。

 ③. 預(yu)熱

   工件人(ren)共滲爐(lu)前，應經300~350℃溫度預熱，保持時(shi)間不少(shao)于30min.

 ④. 共滲

  預熱后的工(gong)(gong)件裝入(ru)熔(rong)鹽浴爐內，應保證工(gong)(gong)件浸人鹽浴中，工(gong)(gong)件之間保留(liu)空隙，工(gong)(gong)件裝入(ru)量一(yi)般控制在(zai)鹽浴重量的30%~40%.

  鹽浴(yu)成分中，CNO-的(de)(de)控(kong)(kong)(kong)制應根據共滲目的(de)(de)調(diao)整選擇(ze)：以提高(gao)(gao)減摩、抗咬(yao)死性(xing)能為(wei)主(zhu)要(yao)目的(de)(de)時(shi)，CNO-最好(hao)控(kong)(kong)(kong)制在36%~40%之(zhi)間(jian)；以抗磨(mo)損、提高(gao)(gao)耐(nai)磨(mo)性(xing)為(wei)主(zhu)要(yao)目的(de)(de)時(shi)，CNO-最好(hao)控(kong)(kong)(kong)制在32%~36%之(zhi)間(jian)。通常(chang)，CNO-控(kong)(kong)(kong)制在34%~38%之(zhi)間(jian)，各種性(xing)能均有較(jiao)好(hao)的(de)(de)效果。

 CNO-含(han)量不(bu)(bu)足會使(shi)滲(shen)層深度不(bu)(bu)夠、硬度不(bu)(bu)足；CNO-含(han)量過高，可(ke)能引(yin)起滲(shen)層表面質量不(bu)(bu)良(liang)，產生疏松。

 共滲(shen)溫度(du)(du)(du)；氨碳共滲(shen)在530~580℃溫度(du)(du)(du)之間都可(ke)進行，在實際生(sheng)產時(shi)，根(gen)據材料種類、工件使(shi)用(yong)功能等因素確定，不銹鋼液體氮碳共滲(shen)可(ke)選用(yong)560~570℃.共滲(shen)溫度(du)(du)(du)太(tai)低，共滲(shen)層深(shen)度(du)(du)(du)偏(pian)(pian)淺，硬(ying)度(du)(du)(du)偏(pian)(pian)低；溫度(du)(du)(du)太(tai)高，表(biao)面(mian)可(ke)能產生(sheng)疏松，溫度(du)(du)(du)超(chao)過600℃,有可(ke)能因CN-升高、CNO-下降使(shi)鹽浴報廢。

 共(gong)(gong)滲(shen)(shen)(shen)時(shi)間(jian)(jian)：隨(sui)著共(gong)(gong)滲(shen)(shen)(shen)保(bao)溫時(shi)間(jian)(jian)的(de)(de)加長(chang)，滲(shen)(shen)(shen)層(ceng)深度(du)增(zeng)加，超(chao)過(guo)3h后，化合物(wu)層(ceng)深度(du)增(zeng)加緩慢，而擴散層(ceng)深度(du)則呈直線上升。共(gong)(gong)滲(shen)(shen)(shen)保(bao)溫時(shi)間(jian)(jian)還(huan)對滲(shen)(shen)(shen)層(ceng)硬(ying)度(du)產生影響(xiang)，有(you)試(shi)驗表明(ming)，共(gong)(gong)滲(shen)(shen)(shen)保(bao)溫時(shi)間(jian)(jian)超(chao)過(guo)3h,滲(shen)(shen)(shen)層(ceng)表面硬(ying)度(du)有(you)下降(jiang)的(de)(de)趨(qu)勢，且滲(shen)(shen)(shen)層(ceng)硬(ying)度(du)峰值隨(sui)時(shi)間(jian)(jian)的(de)(de)加長(chang)內移(yi)，說明(ming)共(gong)(gong)滲(shen)(shen)(shen)時(shi)間(jian)(jian)過(guo)長(chang)會(hui)引起表面化合物(wu)外(wai)層(ceng)產生疏松(song)。所以，不銹鋼(gang)氮碳共(gong)(gong)滲(shen)(shen)(shen)保(bao)溫時(shi)間(jian)(jian)應依據材料及工件的(de)(de)大小，控制在60~180min。

 ⑤. 冷(leng)卻

  工件共滲完成后，出爐冷(leng)卻可采(cai)用空(kong)冷(leng)、油冷(leng)、水冷(leng)或(huo)氧(yang)化(hua)浴分(fen)級冷(leng)卻。

   空冷(leng)可保證(zheng)工件(jian)有最(zui)小的冷(leng)卻變形。細長件(jian)、薄刃具件(jian)、易(yi)變形件(jian)常(chang)采用空冷(leng)。但空冷(leng)時表面易(yi)現花斑痕，且(qie)表面清理較困難。

  油冷、水冷可使(shi)工件表面潔凈，在一定(ding)程度上提高了表面的抗(kang)疲勞(lao)性能，但易引起冷卻變形(xing)。

  氧化(hua)鹽浴分級冷卻可使工件表(biao)面生成Fe3O4薄(bo)膜(mo)，并將從共滲爐內帶出(chu)的微量氰鹽氧化(hua)成無(wu)毒物(wu)，便于(yu)排放(fang)，同時也可徹底(di)去除附著在工件表(biao)面的氰化(hua)物(wu)。

  共滲后采用氧化(hua)鹽浴冷(leng)卻也是下面談到的QPQ處理的必須工序過(guo)程(cheng)。

 ⑥. 清洗

  冷卻后的共滲件應(ying)先(xian)用(yong)熱水煮沸清(qing)洗，再用(yong)自來水沖洗，以(yi)去掉工(gong)件表面的殘鹽和微量氰化(hua)物。

 ⑦. 烘干

   清洗后的(de)工件(jian)最好在100~200℃溫(wen)度(du)下緩慢烘干。

 ⑧. 浸油

  烘干后的工(gong)件在熱機油(you)中浸泡10~15min,以保(bao)證工(gong)件表面光亮。

6. 液體氮碳共滲質量檢查

①. 外觀

  共(gong)滲并清洗后的工(gong)件呈深灰或灰黑(hei)色(se)（不銹鋼(gang)或鑄(zhu)鐵件），盲孔、狹(xia)縫處(chu)不得(de)(de)滯有(you)殘鹽(yan)，工(gong)作面(mian)不得(de)(de)有(you)碰傷、劃痕。

②. 硬度

  表面硬(ying)(ying)度用(yong)低負(fu)荷(he)維氏硬(ying)(ying)度計檢測，負(fu)荷(he)量可采(cai)用(yong)1kg或5kg.檢測硬(ying)(ying)度應達到(dao)技術要求，并注明采(cai)用(yong)負(fu)荷(he)值(zhi)，如HV1或HV5等。

③. 共滲層(ceng)深度

  化合物層及擴散層深度的測量采(cai)用有(you)關標準(zhun)推薦的腐蝕劑(ji)和(he)測量方法。

 一般用金相法測量(liang)到針狀(zhuang)氮化物終了(le)處即為擴散(san)層。碳(tan)鋼件檢查時可將試塊(kuai)在300℃保(bao)溫2小時后測量(liang)。

 也可采用斷面(mian)硬(ying)(ying)度法，即(ji)由(you)試樣表(biao)面(mian)向心部測量顯(xian)(xian)微硬(ying)(ying)度（負荷100g).由(you)表(biao)面(mian)測至顯(xian)(xian)微硬(ying)(ying)度比心部，即(ji)基(ji)體硬(ying)(ying)度高30~50HV處為滲層部深度。

④. 滲(shen)層(ceng)脆(cui)性(xing)（滲(shen)層(ceng)致密度）

 共滲層(ceng)脆性(xing)可參照滲氮脆性(xing)檢(jian)驗(yan)方法和標(biao)準GB/T11354《鋼鐵零件共滲層(ceng)深度測定和金(jin)相(xiang)組織檢(jian)驗(yan)》。