不銹鋼的碳氮共滲是指在零件表層同時滲入碳、氮的熱(re)處(chu)理工藝。與單一滲碳相比，碳氮共滲有許多特點，如碳氮共滲溫度較滲碳溫度低，因而滲碳過程中奧氏體晶粒較細小，共滲后一般可直接淬火。因此，簡化了生產工序，節約了能源，并減少了零件的變形。
根(gen)據所用(yong)介(jie)質的(de)(de)物理(li)狀(zhuang)況(kuang)不同，碳氮(dan)共(gong)(gong)滲(shen)(shen)(shen)(shen)可(ke)以(yi)分為(wei)氣(qi)體(ti)碳氮(dan)共(gong)(gong)滲(shen)(shen)(shen)(shen)、液體(ti)碳氮(dan)共(gong)(gong)滲(shen)(shen)(shen)(shen)和(he)固體(ti)碳氮(dan)共(gong)(gong)滲(shen)(shen)(shen)(shen)三(san)種。根(gen)據共(gong)(gong)滲(shen)(shen)(shen)(shen)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度的(de)(de)不同，又可(ke)分為(wei)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)（500～600℃）、中(zhong)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)（750～850℃）和(he)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)（900～950℃）碳氮(dan)共(gong)(gong)滲(shen)(shen)(shen)(shen)三(san)種。其中(zhong)，低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)碳氮(dan)共(gong)(gong)滲(shen)(shen)(shen)(shen)即目(mu)前廣(guang)(guang)泛應用(yong)的(de)(de)軟滲(shen)(shen)(shen)(shen)氮(dan)法，其表(biao)層主(zhu)要(yao)以(yi)滲(shen)(shen)(shen)(shen)氮(dan)為(wei)主(zhu)，用(yong)以(yi)提(ti)高(gao)零件的(de)(de)表(biao)面耐磨性和(he)抗咬合性；中(zhong)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)碳氮(dan)共(gong)(gong)滲(shen)(shen)(shen)(shen)，其目(mu)的(de)(de)與滲(shen)(shen)(shen)(shen)碳相似，主(zhu)要(yao)是(shi)提(ti)高(gao)零件的(de)(de)表(biao)面硬度和(he)耐磨性，與滲(shen)(shen)(shen)(shen)碳零件相比(bi)，將使零件具有更好的(de)(de)耐磨性和(he)抗疲勞性能；高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)碳氮(dan)共(gong)(gong)滲(shen)(shen)(shen)(shen)，以(yi)滲(shen)(shen)(shen)(shen)碳為(wei)主(zhu)。我國(guo)的(de)(de)熱處理(li)廠家，以(yi)中(zhong)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)氣(qi)體(ti)碳氮(dan)共(gong)(gong)滲(shen)(shen)(shen)(shen)和(he)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)氮(dan)碳共(gong)(gong)滲(shen)(shen)(shen)(shen)應用(yong)較廣(guang)(guang)泛。
一、中溫氣體碳氮共滲
氣(qi)(qi)體(ti)碳(tan)氮(dan)共滲(shen)(shen)的(de)介質(zhi)實際上是滲(shen)(shen)碳(tan)和滲(shen)(shen)氮(dan)用的(de)混合氣(qi)(qi)體(ti)。目前(qian)，在(zai)熱處理(li)(li)生產(chan)中常(chang)用的(de)方(fang)法是在(zai)井式(shi)氣(qi)(qi)體(ti)滲(shen)(shen)碳(tan)爐中滴入煤油，使其(qi)熱分解(jie)出滲(shen)(shen)碳(tan)氣(qi)(qi)體(ti)，同時向爐中通入滲(shen)(shen)氮(dan)所用的(de)氨氣(qi)(qi)。在(zai)共滲(shen)(shen)溫度(du)下，煤氣(qi)(qi)與(yu)氨氣(qi)(qi)除了單獨進行滲(shen)(shen)碳(tan)和滲(shen)(shen)氮(dan)作用外，它們之間(jian)還(huan)可以發生化學反應產(chan)生活性碳(tan)和氮(dan)原子(zi)，從而促(cu)進了共滲(shen)(shen)處理(li)(li)。其(qi)反應如下：
NH3+CO→HCN+H2O;
NH3+CH4→HCN+3H2;
2HCN→H2+2[C]+2[N]。
共(gong)滲(shen)介(jie)質中氨(an)(an)氣(qi)所占比(bi)例(li)對(dui)共(gong)滲(shen)層(ceng)的碳氮濃度、相組成(cheng)以及(ji)滲(shen)層(ceng)深度均(jun)有影響。氨(an)(an)量(liang)(liang)增(zeng)加，滲(shen)層(ceng)氮含量(liang)(liang)提高，碳含量(liang)(liang)降低(di)。因而應根據零(ling)件鋼種、對(dui)滲(shen)層(ceng)組織和性能的要求(qiu)以及(ji)共(gong)滲(shen)溫度等來確定(ding)氨(an)(an)氣(qi)比(bi)例(li)。
此外，有的(de)工廠(chang)采用滲(shen)碳富化氣(qi)（甲烷(wan)、丙(bing)烷(wan)、城市煤(mei)氣(qi)等(deng)(deng)）加氨、三乙醇(chun)胺、丙(bing)酮加甲醇(chun)加尿素(su)等(deng)(deng)作(zuo)為共滲(shen)劑。
碳(tan)氮(dan)共(gong)(gong)滲(shen)溫度(du)隨鋼種而異(yi)，一般(ban)在820～870℃內選擇。碳(tan)氮(dan)共(gong)(gong)滲(shen)時間取決于滲(shen)層深度(du)、共(gong)(gong)滲(shen)溫度(du)、共(gong)(gong)滲(shen)介質及鋼的(de)化(hua)學成分(fen)。
氣體碳(tan)氮共(gong)滲的主(zhu)要特點是：
1. 氣體碳(tan)氮共滲(shen)的力學性能(neng)兼(jian)顧滲(shen)碳(tan)層(ceng)(ceng)和(he)滲(shen)氮層(ceng)(ceng)的優點。與滲(shen)碳(tan)層(ceng)(ceng)相(xiang)比，表(biao)面硬度更高、耐磨性好，同時還具有一定(ding)的耐蝕性，以及由于共滲(shen)層(ceng)(ceng)存在(zai)殘留壓應(ying)力而提(ti)高了(le)鋼(gang)的疲勞極限；與滲(shen)氮層(ceng)(ceng)相(xiang)比，共滲(shen)層(ceng)(ceng)深度深，表(biao)面脆性小。
2. 由(you)于氮(dan)的(de)滲(shen)入提(ti)高(gao)了滲(shen)層的(de)淬透性，共(gong)滲(shen)后(hou)可用(yong)較滲(shen)碳溫度低(di)及較緩的(de)冷卻介質淬火，減(jian)少了零件(jian)的(de)變(bian)形，而(er)且奧氏體晶粒比滲(shen)碳細，提(ti)高(gao)了零件(jian)的(de)心部韌性。
氣體碳氮(dan)共(gong)滲(shen)速度(du)大于單(dan)獨滲(shen)碳和單(dan)獨滲(shen)氮(dan)的(de)速度(du)，縮短了生產周期。
滲碳和碳氮共滲對于一般的不銹(xiu)鋼（以防蝕為主的不銹鋼）來說，增加了鋼表面的碳含量，因此會降低鋼的耐蝕性；只有在少數情況下，例如模具、滾動軸承、彈簧和刀具等產品，由于其表面要求高硬度和高的耐磨性，基體要求具有良好韌性的馬氏體不銹鋼，方可進行滲碳和碳氮共滲熱處理。
二、低溫氮(dan)碳共滲(shen)（軟滲(shen)氮(dan)）
低溫氮碳共滲是在含有(you)活性碳、氮原子(zi)的介(jie)質(zhi)中同時滲入(ru)氮和(he)碳，并以滲氮為(wei)主的熱(re)處理工藝(yi)。
氮(dan)碳共滲不(bu)但(dan)賦于工件(jian)(jian)耐(nai)磨損、耐(nai)疲勞、抗咬合(he)和擦(ca)傷的(de)性能，以(yi)及處理溫度(du)低、時間(jian)短、變形(xing)小的(de)特(te)點，而且不(bu)受鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種限制(zhi)，適(shi)于碳素鋼(gang)(gang)(gang)(gang)、合(he)金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)、不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)鑄鐵及粉末冶金(jin)等材料。已普遍(bian)在模具、量(liang)具、刃具以(yi)及耐(nai)磨零件(jian)(jian)中(zhong)使用(yong)，并獲(huo)得了良好的(de)效果。在不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)零件(jian)(jian)進行軟滲氮(dan)時，在溶劑中(zhong)加入四氯化碳，可加速鈍化膜的(de)破壞(huai)，縮短共滲時間(jian)。
氣體氮(dan)碳共滲的(de)工藝參數是其溫(wen)度、時間以(yi)及(ji)滲入介質的(de)活性和加入量，同樣是根據零(ling)件的(de)技術要(yao)求來選擇(ze)。
軟滲(shen)氮(dan)的溫度(du)通常為(wei)530～580℃，在(zai)570℃左右氮(dan)在(zai)α相中具有最大溶(rong)解度(du)。對于(yu)高鉻(ge)不銹鋼和(he)高速鋼而言，為(wei)保持工(gong)件的整體強度(du)和(he)紅硬性，軟滲(shen)氮(dan)溫度(du)不能超過其回火(huo)溫度(du)。
軟(ruan)滲(shen)(shen)氮(dan)時(shi)間(jian)為(wei)1～6h。軟(ruan)滲(shen)(shen)氮(dan)后(hou)的工件(jian)(jian)(jian)一般采用快冷(leng)(leng)（油冷(leng)(leng)）。快冷(leng)(leng)不僅使(shi)滲(shen)(shen)氮(dan)件(jian)(jian)(jian)表面色澤好，而且能進一步提高(gao)零件(jian)(jian)(jian)的疲勞強度。對于變形要求(qiu)小的工件(jian)(jian)(jian)，軟(ruan)滲(shen)(shen)氮(dan)后(hou)應當緩(huan)冷(leng)(leng)。目前，熱(re)(re)處理廠氣體(ti)軟(ruan)滲(shen)(shen)氮(dan)的介質主(zhu)要是：50％氨氣＋50％+50%吸熱(re)(re)型氣體(ti)。
