1. 液體氮(dan)碳(tan)共滲設備

 液(ye)體氮碳共滲設備(bei)一(yi)般采用帶有(you)不銹鋼(gang)坩堝的井式電爐。坩堝內(nei)鹽浴溫度波動(dong)范圍不應(ying)大于±10℃。

 液體氮碳共(gong)滲爐應配備有(you)抽風裝置，能有(you)效地將(jiang)熔鹽產(chan)生的廢氣排出室外。

 除共滲(shen)爐外，應(ying)有配套的預(yu)熱(re)(re)爐，將清洗后(hou)的工件經過(guo)預(yu)熱(re)(re)，再(zai)裝人(ren)共滲(shen)爐，以防止(zhi)工件人(ren)爐降(jiang)低鹽浴溫(wen)(wen)度。預(yu)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度一般為150~300℃。

 還應配備熱油浴(yu)爐(lu)(lu)，可控制油溫在(zai)100~120℃之間。油浴(yu)爐(lu)(lu)既(ji)可作(zuo)為共(gong)滲工件的(de)(de)冷卻，也(ye)可作(zuo)為零件共(gong)滲清洗烘(hong)干后的(de)(de)浸(jin)油處理，以提高(gao)工件的(de)(de)表面質量(liang)。

 對于(yu)有(you)更高質量要求的零件，共滲后可在(zai)350℃左右的氧(yang)化(hua)浴(yu)(yu)中冷卻，為此，應(ying)設(she)置(zhi)氧(yang)化(hua)浴(yu)(yu)爐。氧(yang)化(hua)浴(yu)(yu)爐的條件類似(si)于(yu)共滲爐。

2. 液體(ti)氮碳共(gong)滲(shen)介質

 由于毒性較大(da)，直接使用NaCN和KCN已被限制(zhi)，目前(qian)，多數熱處理(li)廠(chang)或(huo)者使用由專業(ye)生產(chan)廠(chang)生產(chan)的成品基鹽和調(diao)整鹽，或(huo)者使用以(yi)尿素、碳酸鹽為主的混合鹽。

 ①. 成品基鹽、調整鹽（再生鹽）

 這里(li)的基鹽、調(diao)整鹽指由專業生產(chan)廠將(jiang)尿素、碳(tan)酸鹽為(wei)主的混合物(wu)經熔化后再冷卻而獲得的固(gu)體(ti)塊狀(zhuang)或顆(ke)粒(li)狀(zhuang)成品物(wu)，而不是只(zhi)將(jiang)幾種原(yuan)料機械(xie)混合供貨的混合物(wu)。

 a. 基鹽的主要成分為

 CNO: 38%~41%

 CN: <0.1%

 CO^2-₃:15%~18%

 其余為以Na+、K+為主的金屬(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(yan)的(de)熔化

 首次熔(rong)鹽(yan)時，將(jiang)基鹽(yan)放入(ru)(ru)(ru)(ru)坩(gan)(gan)堝內(nei)，放入(ru)(ru)(ru)(ru)量(liang)可控制在坩(gan)(gan)堝容量(liang)的(de)1/3~1/2,將(jiang)坩(gan)(gan)堝控制溫度設(she)定在（520±10)℃的(de)范圍，待坩(gan)(gan)堝內(nei)基鹽(yan)全部(bu)熔(rong)化(hua)(hua)后，再(zai)緩慢(man)放入(ru)(ru)(ru)(ru)其余(yu)基鹽(yan)（添(tian)加的(de)基鹽(yan)不可太潮濕(shi)和(he)太涼，以(yi)防迸濺），直(zhi)到(dao)預定量(liang)的(de)基鹽(yan)全部(bu)熔(rong)化(hua)(hua)，調整(zheng)鹽(yan)浴溫度達(da)到(dao)工藝要求(qiu)的(de)溫度，并(bing)在此溫度空(kong)載運(yun)行(xing)約4h后方可投入(ru)(ru)(ru)(ru)生產。

 此時熔鹽浴的(de)CNO-濃度為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。

添加的調整鹽重量可按下面的經驗公式計算(suan)

  G=1.15(Y-X) M/100

式中：G為(wei)需添加的調(diao)整(zheng)鹽重(zhong)量，kg;

    Y為預定調整(zheng)后的(de)鹽浴中(zhong)CNO-百分數(shu)；

   X為(wei)調整前鹽浴(yu)中(zhong)CNO-百分數；

   M為鹽浴重量，kg;

（鹽(yan)浴比重約為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(zheng)前(qian)鹽浴中的(de)CNO-=33%,即X=33

設(she)定(ding)調整后鹽浴中的CNO=36%,即Y=36

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

如果鹽浴(yu)中(zhong)的(de)CN-升(sheng)高了(le)，為降低CN-,可通入(ru)壓(ya)縮空氣(qi)，使CN-加速氧化而降低。當然，這時鹽浴(yu)中(zhong)的(de)CNO-含量也有升(sheng)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

氮碳共(gong)滲用混(hun)(hun)合(he)(he)鹽指熱處(chu)理廠(chang)(chang)自(zi)行采購(gou)符合(he)(he)標準的尿素、碳酸鹽及其(qi)他輔助用料(liao)，按(an)(an)比(bi)例混(hun)(hun)合(he)(he)的混(hun)(hun)合(he)(he)物料(liao)。也有的材料(liao)廠(chang)(chang)將按(an)(an)比(bi)例混(hun)(hun)合(he)(he)好的基鹽、調整鹽未經熔化而提(ti)供給熱處(chu)理廠(chang)(chang)，熱處(chu)理廠(chang)(chang)放入爐內熔化后使(shi)用。

目前，自(zi)行配制(zhi)的氮(dan)碳共滲混合鹽(yan)配方較多，這里介紹其(qi)中(zhong)一種。

a.配(pei)方為

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

 上(shang)述(shu)配方中，（NH2)2CO和Na2CO3為(wei)主原料，二(er)者通(tong)過(guo)加,熱(re)引起化(hua)(hua)學反應，生成(cheng)NaCNO,熔化(hua)(hua)時（NH2)2CO比Na2CO3，損失(shi)大(da)一些，前(qian)者所占比例(li)(li)比二(er)者平(ping)衡(heng)反應需(xu)占比例(li)(li)偏大(da)。配方中的(de)KCI和KOH作為(wei)輔助用料加入(ru)，可提高鹽浴的(de)流動性和穩定性，也對共滲(shen)層質量產生積極的(de)影響。

 b. 混合鹽的熔化

 將(jiang)按比例混合好(hao)的鹽(yan)加(jia)入坩(gan)堝，占坩(gan)堝深度的3/4左右(you)，通電升(sheng)溫，可(ke)定溫度在480~500℃,待(dai)鹽(yan)逐漸(jian)熔化變成液(ye)體，鹽(yan)面下沉時，再(zai)逐漸(jian)添(tian)加(jia)其(qi)余(yu)鹽(yan)，力(li)求保(bao)持原鹽(yan)面高(gao)度，直至(zhi)預(yu)定鹽(yan)全部熔化成液(ye)體，將(jiang)溫度調至(zhi)540~560℃保(bao)持4h后，再(zai)放工件開(kai)始工作。

 這種混合散裝鹽的(de)熔(rong)化比成品鹽的(de)熔(rong)化更麻煩，熔(rong)化過(guo)程中(zhong)有大量(liang)的(de)廢(fei)氣產生(sheng)，對周圍環境及(ji)操作者帶來不利的(de)影(ying)響(xiang)，另外(wai)，散裝混合鹽熔(rong)化時損失大、利用率低。

 c. 鹽浴的(de)調(diao)整

這種鹽浴(yu)的調整相對于成品鹽鹽浴(yu)調整比較困(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(diao)整(zheng)鹽(yan)浴時要(yao)緩慢(man)加入，且攪拌鹽(yan)浴，以(yi)保證添加的(de)尿素能充分發揮作用(yong)，減少損失。

 為(wei)保持鹽浴的(de)流動性(xing)和穩定性(xing)，也應適(shi)當添(tian)加(jia)KCI和KOH。調整鹽浴時，可(ke)降低(di)鹽浴的(de)溫度（500~520℃),待添(tian)加(jia)物全部熔(rong)化后，再升到工藝要求的(de)溫度。

3. 液體氨碳共(gong)滲工件(jian)的預先處理(li)

參(can)見本章第一節(jie)不銹(xiu)鋼(gang)氣(qi)體滲氮零件預先處理的有關(guan)內(nei)容(rong)。

4. 共滲(shen)前的(de)生產(chan)準備

每爐應配備(bei)檢查試塊，試塊應與工件(jian)同(tong)材質并經過相同(tong)的工藝程序，表面粗糙度不大(da)于Ra 0.4μm。

待滲工件表(biao)面(mian)(mian)不得有脫(tuo)碳(tan)層、銹(xiu)斑、劃痕(hen)、尖角、銳邊，表(biao)面(mian)(mian)最好經(jing)過加(jia)工。

工(gong)件共(gong)滲面共(gong)滲后原則(ze)上(shang)不允許磨(mo)(mo)削(xue)，必需磨(mo)(mo)削(xue)時，磨(mo)(mo)削(xue)量不應大于0.05mm。

共滲工件應(ying)選擇合適的工裝，細長(chang)件應(ying)吊掛。

裝爐前應認真檢查設備(bei)及(ji)控制裝置，保證其完好。

5. 液體氮碳共(gong)滲工(gong)藝及操(cao)作要點

 液體氮碳共滲的主要工藝流程(cheng)是(shi)：工件(jian)清理－裝卡－預熱－共滲處理－冷卻－清洗 烘干(gan) - 浸油(you)。

 ①. 工件(jian)清理

   去除工(gong)(gong)件表(biao)面銹(xiu)痕、油(you)污，保證工(gong)(gong)件表(biao)面清潔。

 ②. 裝卡

   依據工件形狀選擇卡（掛）具，保證工件待滲面(mian)不(bu)互相接觸，工件擺放均勻(yun)。

 ③. 預熱

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

 ④. 共(gong)滲

  預熱后的(de)(de)工(gong)(gong)件裝(zhuang)入(ru)熔鹽浴(yu)爐(lu)內，應保證工(gong)(gong)件浸人鹽浴(yu)中，工(gong)(gong)件之間保留空隙，工(gong)(gong)件裝(zhuang)入(ru)量(liang)一般控制在鹽浴(yu)重(zhong)量(liang)的(de)(de)30%~40%.

  鹽浴成分(fen)中(zhong)，CNO-的(de)(de)控制應根據共滲目(mu)的(de)(de)調(diao)整選擇(ze)：以(yi)提高(gao)減摩、抗咬死性能(neng)(neng)為(wei)主要目(mu)的(de)(de)時，CNO-最好控制在(zai)(zai)36%~40%之(zhi)間(jian)；以(yi)抗磨損、提高(gao)耐磨性為(wei)主要目(mu)的(de)(de)時，CNO-最好控制在(zai)(zai)32%~36%之(zhi)間(jian)。通常(chang)，CNO-控制在(zai)(zai)34%~38%之(zhi)間(jian)，各種(zhong)性能(neng)(neng)均有較(jiao)好的(de)(de)效果。

 CNO-含(han)量(liang)不(bu)足(zu)會使滲層(ceng)深度(du)不(bu)夠(gou)、硬度(du)不(bu)足(zu)；CNO-含(han)量(liang)過(guo)高，可能引起滲層(ceng)表面質量(liang)不(bu)良，產生(sheng)疏(shu)松。

 共(gong)滲(shen)溫(wen)度(du)(du)(du)；氨碳共(gong)滲(shen)在(zai)530~580℃溫(wen)度(du)(du)(du)之(zhi)間都(dou)可進(jin)行，在(zai)實際(ji)生產時，根據材料種(zhong)類、工件使(shi)用功能等因素確定，不(bu)銹鋼(gang)液體氮碳共(gong)滲(shen)可選用560~570℃.共(gong)滲(shen)溫(wen)度(du)(du)(du)太低，共(gong)滲(shen)層深度(du)(du)(du)偏淺，硬度(du)(du)(du)偏低；溫(wen)度(du)(du)(du)太高，表面(mian)可能產生疏(shu)松，溫(wen)度(du)(du)(du)超過600℃,有可能因CN-升高、CNO-下降使(shi)鹽浴報廢。

 共(gong)(gong)(gong)滲(shen)(shen)時(shi)間：隨著共(gong)(gong)(gong)滲(shen)(shen)保溫(wen)時(shi)間的加(jia)長，滲(shen)(shen)層深(shen)度(du)增加(jia)，超(chao)過3h后，化合(he)物層深(shen)度(du)增加(jia)緩慢，而(er)擴散層深(shen)度(du)則呈直(zhi)線上升。共(gong)(gong)(gong)滲(shen)(shen)保溫(wen)時(shi)間還對滲(shen)(shen)層硬(ying)度(du)產(chan)生影響，有試(shi)驗表(biao)(biao)明(ming)(ming)，共(gong)(gong)(gong)滲(shen)(shen)保溫(wen)時(shi)間超(chao)過3h,滲(shen)(shen)層表(biao)(biao)面硬(ying)度(du)有下降的趨勢(shi)，且滲(shen)(shen)層硬(ying)度(du)峰(feng)值隨時(shi)間的加(jia)長內移，說(shuo)明(ming)(ming)共(gong)(gong)(gong)滲(shen)(shen)時(shi)間過長會引(yin)起表(biao)(biao)面化合(he)物外層產(chan)生疏(shu)松。所以，不銹鋼氮(dan)碳共(gong)(gong)(gong)滲(shen)(shen)保溫(wen)時(shi)間應依據材料及(ji)工(gong)件的大小，控制(zhi)在60~180min。

 ⑤. 冷卻

  工件共滲完成后，出爐(lu)冷(leng)(leng)卻(que)可采用空(kong)冷(leng)(leng)、油冷(leng)(leng)、水冷(leng)(leng)或(huo)氧(yang)化浴分(fen)級(ji)冷(leng)(leng)卻(que)。

   空(kong)(kong)冷(leng)可(ke)保證工件有最小的(de)冷(leng)卻變形。細長件、薄(bo)刃具件、易(yi)變形件常采用空(kong)(kong)冷(leng)。但空(kong)(kong)冷(leng)時表面(mian)易(yi)現花斑痕，且表面(mian)清理較困難。

  油冷、水(shui)冷可使工件表面潔凈，在一定(ding)程度(du)上提高了表面的抗(kang)疲(pi)勞性(xing)能，但易引起冷卻變形。

  氧化(hua)鹽浴分(fen)級冷卻可使(shi)工件(jian)表(biao)面(mian)生成(cheng)Fe3O4薄膜，并將從共滲(shen)爐內帶出的微量氰鹽氧化(hua)成(cheng)無毒物，便于(yu)排(pai)放，同時(shi)也可徹底(di)去除附(fu)著在工件(jian)表(biao)面(mian)的氰化(hua)物。

  共(gong)滲后采用(yong)氧化鹽浴冷卻也是下面談到(dao)的(de)QPQ處理(li)的(de)必須工序(xu)過(guo)程。

 ⑥. 清(qing)洗

  冷卻(que)后的(de)共滲(shen)件應先用(yong)熱水煮沸清洗(xi)，再用(yong)自來水沖洗(xi)，以去掉工件表面的(de)殘鹽和微量氰化物。

 ⑦. 烘干(gan)

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

 ⑧. 浸(jin)油

  烘(hong)干后的工件(jian)(jian)在熱機(ji)油中浸泡10~15min,以保證工件(jian)(jian)表面光亮。

6. 液體氮(dan)碳共滲質量檢(jian)查

①. 外觀

  共(gong)滲并清洗后的工(gong)件呈(cheng)深灰(hui)或灰(hui)黑色(se)（不(bu)銹鋼或鑄(zhu)鐵件），盲孔(kong)、狹縫處不(bu)得(de)滯有(you)殘(can)鹽，工(gong)作面不(bu)得(de)有(you)碰傷、劃痕。

②. 硬(ying)度(du)

  表面硬度用低負(fu)(fu)荷(he)維氏硬度計檢(jian)測(ce)(ce)，負(fu)(fu)荷(he)量(liang)可采(cai)用1kg或(huo)5kg.檢(jian)測(ce)(ce)硬度應達到技術(shu)要求，并注明(ming)采(cai)用負(fu)(fu)荷(he)值，如HV1或(huo)HV5等。

③. 共(gong)滲層深度(du)

  化合物(wu)層(ceng)及(ji)擴(kuo)散層(ceng)深度的(de)測量采(cai)用有關標準推(tui)薦的(de)腐蝕劑和測量方法。

 一般用金(jin)相法(fa)測量到針狀氮化物終(zhong)了(le)處(chu)即(ji)為擴散(san)層。碳鋼件檢查(cha)時(shi)可(ke)將試塊(kuai)在300℃保溫2小時(shi)后測量。

 也可(ke)采用斷面(mian)硬(ying)度(du)(du)(du)法，即由試樣表(biao)面(mian)向心(xin)部(bu)(bu)測量顯(xian)微硬(ying)度(du)(du)(du)（負荷100g).由表(biao)面(mian)測至顯(xian)微硬(ying)度(du)(du)(du)比心(xin)部(bu)(bu)，即基(ji)體硬(ying)度(du)(du)(du)高30~50HV處為滲層(ceng)部(bu)(bu)深(shen)度(du)(du)(du)。

④. 滲(shen)層脆性（滲(shen)層致密(mi)度(du)）

 共滲(shen)(shen)層脆性(xing)可參照滲(shen)(shen)氮脆性(xing)檢驗方(fang)法和標準GB/T11354《鋼鐵(tie)零件共滲(shen)(shen)層深度測定(ding)和金相組(zu)織檢驗》。