不銹鋼氮碳(tan)共滲的主要目的是提高(gao)工(gong)件的表(biao)面硬度、耐(nai)磨性(xing)能和耐(nai)疲勞性(xing)能（對于非不銹鋼還有耐(nai)腐(fu)蝕性(xing)能）。

1. 氮碳(tan)共滲(shen)層(ceng)的組織

 氮(dan)(dan)碳共滲是同時向工件表(biao)面(mian)滲入氮(dan)(dan)和(he)碳。工件經氮(dan)(dan)碳共滲后(hou)，表(biao)面(mian)獲(huo)得共滲組織(zhi)。因(yin)為處理溫度(du)(du)(du)較低（一般低于600℃),在(zai)(zai)這(zhe)個溫度(du)(du)(du)范圍，氮(dan)(dan)在(zai)(zai)α相(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)(de)固溶量遠高于碳在(zai)(zai)α相(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)(de)固溶量，且氮(dan)(dan)的(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)速度(du)(du)(du)快(kuai)于碳的(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)速度(du)(du)(du)，所以(yi)，在(zai)(zai)工件表(biao)面(mian)層(ceng)，即(ji)化合物(wu)層(ceng)的(de)(de)組織(zhi)是ε相(xiang)(xiang)（Fe2~3N)、γ相(xiang)(xiang)（Fe4N)及Fe3C的(de)(de)混(hun)合組織(zhi)，含(han)(han)氮(dan)(dan)約7.4%,含(han)(han)碳約1%.在(zai)(zai)表(biao)面(mian)層(ceng)內部(bu)即(ji)擴(kuo)(kuo)散(san)層(ceng)組織(zhi)基本是ε相(xiang)(xiang)（Fe2~3N)和(he)y相(xiang)(xiang)（Fe4N),氮(dan)(dan)的(de)(de)含(han)(han)量減少(shao)。不銹(xiu)鋼的(de)(de)氮(dan)(dan)碳共滲組織(zhi)中(zhong)還(huan)含(han)(han)有鉻、鉬等合金元素(su)的(de)(de)氮(dan)(dan)化物(wu)。在(zai)(zai)共滲溫度(du)(du)(du)，因(yin)碳的(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)很慢，其只能以(yi)碳化物(wu)（如(ru)Fe3C)的(de)(de)形(xing)式存在(zai)(zai)于化合物(wu)層(ceng)中(zhong)。

由于合金元素的影響，與碳鋼相(xiang)(xiang)比(bi)，在(zai)相(xiang)(xiang)同條件下不銹(xiu)鋼氮碳共(gong)滲層硬度(du)更高，但滲層深度(du)淺，硬度(du)變化梯度(du)大，見圖(tu)7-7。圖(tu)7-8是ZGCr28的氮碳共(gong)滲組織圖(tu)。

2. 氣體(ti)氮(dan)碳(tan)共滲

 氣(qi)體(ti)氮(dan)碳共(gong)滲就(jiu)是把工件(jian)放在(zai)含(han)有可分解成(cheng)氮(dan)原(yuan)子和碳原(yuan)子氣(qi)氛的(de)密閉設備中，在(zai)一定的(de)壓力(li)和溫度條件(jian)下(xia)完成(cheng)氮(dan)碳共(gong)滲的(de)處理方(fang)法。

 氣體氮碳共滲的介質(zhi)常見有(you)以下幾種:

  a. 混(hun)合氣體

    即(ji)氨氣中加入吸(xi)熱(re)式(shi)氣氛(fen)或放熱(re)式(shi)氣氛(fen)進行共滲。

   其中(zhong)，吸(xi)熱(re)式氣(qi)(qi)氛(fen)（RX)由(you)乙醇(chun)(chun)、丙醇(chun)(chun)等裂解，或由(you)烴類氣(qi)(qi)體制(zhi)備而成。吸(xi)熱(re)式氣(qi)(qi)氛(fen)（RX)的(de)成分控(kong)(kong)制(zhi)為(wei)：H2為(wei)32%~40%,CO為(wei)20%~24%,CO2≤1%,N2為(wei)38%~43%.當NH:RX~1:1,控(kong)(kong)制(zhi)氣(qi)(qi)氛(fen)露點±0℃時，即可(ke)獲得(de)較理(li)想的(de)共滲結(jie)果。

  氨(an)氣(qi)(qi)中加(jia)入放(fang)熱性氣(qi)(qi)氛(fen)（NX)進行(xing)(xing)氮碳(tan)共滲時，放(fang)熱式氣(qi)(qi)氛(fen)成分控(kong)制為：CO2≤10%,CO≤5%,H2<1%,其余為N20控(kong)制NH3:NX≈(5~6):(5~4).由(you)于放(fang)熱式氣(qi)(qi)氛(fen)中CO含量較(jiao)低(di)，在與氨(an)氣(qi)(qi)混合進行(xing)(xing)共滲時，排出(chu)廢氣(qi)(qi)中的(de)有毒物質較(jiao)低(di)。

  b. 尿素［（NH₂)₂CO]

   將尿(niao)素在500℃以上溫度熱(re)解(jie)，分解(jie)成活性氮原子和碳原子滲入(ru)工件表(biao)面。

  c. 滴(di)注式氣體共滲

   即將甲酰(xian)胺、乙酰(xian)胺、三乙醇胺、尿素、甲醇、乙醇等以不(bu)同比例配制成滴(di)注劑。滴(di)入(ru)密封爐內，在(zai)一定的溫度條(tiao)件下得(de)到活性氮(dan)原(yuan)子和碳(tan)原(yuan)子滲入(ru)工件表面，完(wan)成氮(dan)碳(tan)共滲過程。

  氣(qi)體(ti)氨碳共(gong)滲的(de)滲層深度及表面硬度與(yu)共(gong)滲溫度、共(gong)滲時間都有一定(ding)的(de)關系。這些因(yin)素影響(xiang)的(de)一般規律如下。

  共(gong)滲溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)的影響：一般氣(qi)體(ti)氮碳共(gong)滲溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)在(zai)540~580℃,隨共(gong)滲溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)升(sheng)高，滲層(ceng)深度(du)(du)(du)(du)增加(jia)，表面(mian)硬(ying)度(du)(du)(du)(du)先隨溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)升(sheng)高而增高，在(zai)570℃左右時硬(ying)度(du)(du)(du)(du)最高，然后溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)再升(sheng)高，硬(ying)度(du)(du)(du)(du)呈下降趨(qu)勢。

  共滲時(shi)(shi)間(jian)的(de)影響(xiang)：在(zai)40%NH3,吸熱型氣(qi)氛60%,570℃共滲時(shi)(shi)，隨著時(shi)(shi)間(jian)的(de)延長，共滲層深度、表面硬度均呈增(zeng)加(jia)的(de)趨勢。

  氣(qi)體氮碳共滲工件(jian)可以空冷(leng)、油冷(leng)或(huo)水冷(leng)。冷(leng)卻速度(du)越快，變形越大，但表面硬度(du)和(he)抗疲勞(lao)強度(du)越高。

3. 液(ye)體氮(dan)碳共滲(shen)

液體氮(dan)(dan)碳共滲也稱鹽浴氮(dan)(dan)碳共滲，即在含有活性氮(dan)(dan)原子和活性碳原子的(de)熔鹽液中完(wan)成氮(dan)(dan)和碳滲入工件表面(mian)的(de)過程。

早期的(de)液體氨(an)碳(tan)共滲用鹽主要是含有(you)NaCN和KCN的(de)氰(qing)鹽。氯鹽熔(rong)化后經過氧(yang)化產(chan)生額酸鹽，再(zai)由氛(fen)酸鹽氧(yang)化或分解獲(huo)取活(huo)(huo)性氮(dan)原子(zi)(zi)［N]和活(huo)(huo)性碳(tan)原子(zi)(zi)［C]。

主要的化學反應有：

2NaCN+O₂=2NaCNO

2NaCNO+O₂=Na₂CO₃+2[N]+CO↑

4NaCNO-Na₂CO₃+2[N]+2NaCN+CO↑

2CO=CO₂↑+[C]

KCN也是由上述反(fan)應獲取的［N]和［C]滲人工件表面，從而完成氮碳(tan)共滲過程(cheng)。

生產中用氰酸根CNO-的濃度(du)(du)評定(ding)鹽浴活度(du)(du)，通過控制CNO-的含量(liang)來控制氮碳共(gong)滲層的質(zhi)量(liang)。

氰鹽(yan)鹽(yan)浴(yu)穩定性好(hao)，流動性也好(hao)，共滲質(zhi)量穩定、效果好(hao)，但其毒性大，現已很少使用。

還有一種以尿(niao)素(su)和碳(tan)酸(suan)鹽為(wei)主要原材料的混合鹽，加熱后產生(sheng)化學反應生(sheng)成氰酸(suan)鹽：

2 (NH₂)₂CO+Na₂CO₃=2NaCNO+2NH₃↑ +H₂O+CO₂↑

再由氰(qing)酸鹽氧(yang)化和分解獲(huo)取活(huo)(huo)性(xing)氮原(yuan)子和活(huo)(huo)性(xing)碳(tan)原(yuan)子：

2NaCNO+O₂-Na₂CO₃+2[N]+CO↑

4NaCNO-Na₂CO₃+2[N] +2NaCN+CO↑

2CO=CO₂↑+[C]

這(zhe)種(zhong)混合鹽(yan)熔(rong)化(hua)時損(sun)耗(hao)大，污(wu)染嚴重，反應生成(cheng)物中含有(you)氰化(hua)物，有(you)較大的毒性(xing)，而且，鹽(yan)浴穩(wen)定性(xing)差，鹽(yan)浴成(cheng)分調整困難(nan)，已(yi)經逐漸減(jian)少使用。

目前比較常用的鹽(yan)是由專業廠生產的成品鹽(yan)，經(jing)加熱熔化后(hou)直(zhi)接使用。

成品鹽分兩種，一種是基鹽，主要成分為含40%左右前CNO^-;17%左右的CO^2-₃,其余為堿金屬離子K+或Na+.基鹽是用于第一次熔化或鹽浴耗損后補充用的。另一種是調整鹽，調整法用于調整鹽浴使用，當CNO^-降低至工藝要求后，來提高CNO^-濃度的。

無論使用的(de)是哪類鹽，最終都是依靠氰酸鹽的(de)氧(yang)化、分解來獲取活性氮原子和活性碳原子，即有如(ru)下的(de)基本反(fan)應(ying)

2CNO^-+O₂-CO^2-₃-+2[N]+CO↑

2CO=CO₂↑+[C]

及4CNO=CO^2-₃+2[N]+2CN^-+CO↑

活(huo)性(xing)氮(dan)原(yuan)子［N]和活(huo)性(xing)碳原(yuan)子［C]被工(gong)件表面吸收并向內(nei)擴散(san)，完成(cheng)氮(dan)碳共滲(shen)過程。

液體氮碳共(gong)滲生(sheng)產過(guo)程中的安全問題是一個需特殊說(shuo)明(ming)的問題。

液(ye)體氮碳共滲生產(chan)中，除注意熱處(chu)理(li)生產(chan)的(de)常規安全(quan)規定外，還應特(te)別注意以下各環(huan)(huan)節中可能產(chan)生的(de)安全(quan)、環(huan)(huan)保問題。

 ①. 鹽浴的(de)熔化和調整

  氮碳共滲鹽浴(yu)熔化(hua)和調整時，應(ying)注意防止(zhi)熔鹽的(de)迸濺，特(te)別是初次使用的(de)熔鹽或凝(ning)固后重新開爐時，由于表面結(jie)殼，內部熔鹽突噴造成的(de)傷(shang)害。

  鹽熔化時(shi)會產生(sheng)廢(fei)氣，應抽風(feng)排出室外高空中(zhong)。

 ②. 用氧化鹽浴冷卻

  共(gong)滲(shen)鹽(yan)(yan)浴(yu)溫(wen)度(du)高(gao)，氧化(hua)(hua)鹽(yan)(yan)浴(yu)溫(wen)度(du)低，在(zai)工件從共(gong)滲(shen)爐(lu)出爐(lu)入(ru)氧化(hua)(hua)鹽(yan)(yan)浴(yu)爐(lu)冷(leng)卻時，要注意預(yu)冷(leng)，防(fang)止氧化(hua)(hua)鹽(yan)(yan)浴(yu)的進濺和逸出。

 ③. 清洗用水的處理

 氮碳共滲用原料是無毒的，但在鹽浴熔化、使用中，會因化學反應生成有毒物CN,在工件清洗時帶入水中。為減少或清除水中的CN-,可用含有次氯酸鈉（NaOCI)的制劑或用硫酸亞鐵（FeSO₄)與工業漂白粉［Ca（OCl)₂·4H₂O]來中和分解CN,保證水中的CN^-降至最低。

 液(ye)體(ti)氨(an)碳共滲滲層質量(liang)常見(jian)(jian)的缺(que)陷及預防(fang)措施(shi)見(jian)(jian)表7-9。不銹鋼液(ye)體(ti)氨(an)碳共滲工(gong)藝及效(xiao)果見(jian)(jian)表7-10。