1. 液體氮碳共(gong)滲設備

 液體氮碳共滲(shen)設備一(yi)般(ban)采用帶有不銹鋼(gang)坩堝的井式電爐(lu)。坩堝內鹽浴溫度波動范圍不應大(da)于±10℃。

 液體氮碳共滲爐應配備有抽風(feng)裝置，能(neng)有效地將熔(rong)鹽產生的(de)廢氣排出(chu)室外。

 除共(gong)滲爐(lu)外，應有配套的預(yu)熱(re)爐(lu)，將(jiang)清洗后的工件經過預(yu)熱(re)，再裝人(ren)共(gong)滲爐(lu)，以(yi)防(fang)止(zhi)工件人(ren)爐(lu)降低鹽浴溫(wen)度。預(yu)熱(re)溫(wen)度一(yi)般為150~300℃。

 還(huan)應配備熱油(you)(you)浴爐，可控制油(you)(you)溫在100~120℃之間。油(you)(you)浴爐既可作(zuo)為(wei)共滲工件的(de)冷卻，也可作(zuo)為(wei)零件共滲清洗烘干后的(de)浸油(you)(you)處理，以提高工件的(de)表面(mian)質量。

 對于(yu)有更高質量要求的零件，共(gong)滲后可在350℃左右的氧(yang)化浴(yu)中冷卻，為此(ci)，應設置氧(yang)化浴(yu)爐(lu)(lu)。氧(yang)化浴(yu)爐(lu)(lu)的條件類似于(yu)共(gong)滲爐(lu)(lu)。

2. 液體氮碳(tan)共滲介質(zhi)

 由(you)于(yu)毒(du)性較大，直接使用NaCN和KCN已被限(xian)制，目前，多(duo)數熱處理廠或者使用由(you)專業生產廠生產的成品基鹽(yan)(yan)和調整(zheng)鹽(yan)(yan)，或者使用以尿素、碳(tan)酸(suan)鹽(yan)(yan)為(wei)主的混合鹽(yan)(yan)。

 ①. 成品基鹽、調(diao)整鹽（再生鹽）

 這里的(de)(de)基鹽、調整鹽指由專業生產廠(chang)將尿素、碳酸鹽為(wei)主的(de)(de)混合物(wu)經熔化后再(zai)冷卻而(er)獲得的(de)(de)固體塊狀(zhuang)或(huo)顆粒狀(zhuang)成(cheng)品物(wu)，而(er)不是只將幾種原(yuan)料(liao)機械混合供(gong)貨(huo)的(de)(de)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(qi)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)的熔化

 首次熔(rong)鹽(yan)(yan)時，將基(ji)鹽(yan)(yan)放入坩(gan)堝(guo)內，放入量(liang)可(ke)控(kong)(kong)制(zhi)在坩(gan)堝(guo)容量(liang)的(de)1/3~1/2,將坩(gan)堝(guo)控(kong)(kong)制(zhi)溫(wen)度(du)設定在（520±10)℃的(de)范圍(wei)，待坩(gan)堝(guo)內基(ji)鹽(yan)(yan)全(quan)部熔(rong)化后，再緩(huan)慢(man)放入其余基(ji)鹽(yan)(yan)（添加(jia)的(de)基(ji)鹽(yan)(yan)不可(ke)太潮濕和太涼(liang)，以防迸濺(jian)），直到預定量(liang)的(de)基(ji)鹽(yan)(yan)全(quan)部熔(rong)化，調整鹽(yan)(yan)浴(yu)溫(wen)度(du)達到工藝要(yao)求的(de)溫(wen)度(du)，并在此溫(wen)度(du)空載運行(xing)約(yue)4h后方可(ke)投入生產。

 此時熔(rong)鹽浴的CNO-濃(nong)度(du)為37%~40%。

C. 鹽浴(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(tian)加(jia)的調整鹽重量可按下面(mian)的經(jing)驗公式計算(suan)

  G=1.15(Y-X) M/100

式中(zhong)：G為需添加的調整鹽重(zhong)量，kg;

    Y為(wei)預定調整后的鹽浴中(zhong)CNO-百分數；

   X為調整前(qian)鹽浴中CNO-百分數；

   M為鹽浴重量，kg;

（鹽浴比重約為1.75g/cm3)

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

調整(zheng)前鹽浴中的CNO-=33%,即X=33

設(she)定調整后鹽浴中的CNO=36%,即Y=36

則(ze)應加調(diao)整鹽G=1.15×(36-33)×2745=9.5(g)

如果鹽浴(yu)中的(de)CN-升高了，為降低CN-,可通入壓(ya)縮空氣(qi)，使CN-加速氧化(hua)而降低。當(dang)然(ran)，這(zhe)時鹽浴(yu)中的(de)CNO-含(han)量也(ye)有升高的(de)變化(hua)。

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(yan)

氮碳(tan)共滲(shen)用(yong)混(hun)合鹽(yan)指熱(re)處理廠(chang)自行采購符合標準的(de)尿素、碳(tan)酸鹽(yan)及(ji)其(qi)他輔助用(yong)料，按比例(li)混(hun)合的(de)混(hun)合物料。也有(you)的(de)材料廠(chang)將按比例(li)混(hun)合好的(de)基鹽(yan)、調整鹽(yan)未經熔化(hua)而提(ti)供給熱(re)處理廠(chang)，熱(re)處理廠(chang)放(fang)入(ru)爐內熔化(hua)后(hou)使用(yong)。

目(mu)前，自(zi)行(xing)配(pei)制的(de)氮碳共滲混合鹽配(pei)方較多，這里(li)介紹其(qi)中(zhong)一種。

a.配方為(wei)

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

 上述配方(fang)中(zhong)，（NH2)2CO和(he)(he)Na2CO3為主原料，二者通(tong)過加,熱引(yin)起化學(xue)反(fan)(fan)應(ying)，生成NaCNO,熔化時（NH2)2CO比Na2CO3，損失大一些，前者所占比例(li)比二者平(ping)衡反(fan)(fan)應(ying)需占比例(li)偏大。配方(fang)中(zhong)的(de)KCI和(he)(he)KOH作為輔助(zhu)用料加入，可(ke)提(ti)高鹽浴的(de)流動性(xing)和(he)(he)穩定性(xing)，也對共滲層(ceng)質量產生積極的(de)影(ying)響。

 b. 混(hun)合鹽的熔化

 將按(an)比例混合好的鹽(yan)(yan)加入坩堝(guo)，占坩堝(guo)深度(du)(du)的3/4左右，通電(dian)升溫(wen)(wen)，可定(ding)溫(wen)(wen)度(du)(du)在480~500℃,待(dai)鹽(yan)(yan)逐漸(jian)(jian)熔化變(bian)成液(ye)體(ti)，鹽(yan)(yan)面(mian)下沉時，再逐漸(jian)(jian)添加其(qi)余鹽(yan)(yan)，力求(qiu)保持原鹽(yan)(yan)面(mian)高度(du)(du)，直(zhi)至預定(ding)鹽(yan)(yan)全(quan)部(bu)熔化成液(ye)體(ti)，將溫(wen)(wen)度(du)(du)調(diao)至540~560℃保持4h后，再放工件開始工作。

 這種混合(he)散裝(zhuang)鹽的(de)熔(rong)化(hua)比成品鹽的(de)熔(rong)化(hua)更麻煩，熔(rong)化(hua)過程中有(you)大量的(de)廢氣產生(sheng)，對周圍環境及(ji)操作(zuo)者帶(dai)來不利(li)的(de)影(ying)響，另外，散裝(zhuang)混合(he)鹽熔(rong)化(hua)時(shi)損失大、利(li)用率(lv)低。

 c. 鹽(yan)浴的調整

這種鹽(yan)浴的調整(zheng)相對于成品鹽(yan)鹽(yan)浴調整(zheng)比(bi)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(yong)尿素調整鹽浴(yu)時要(yao)緩慢加(jia)入，且(qie)攪拌鹽浴(yu)，以保(bao)證添加(jia)的尿素能充分發揮作用(yong)，減少損失。

 為保持鹽浴(yu)的(de)流動性(xing)和穩定性(xing)，也(ye)應(ying)適當添加KCI和KOH。調整鹽浴(yu)時，可降低鹽浴(yu)的(de)溫度(du)（500~520℃),待添加物全部熔化后，再升到工(gong)藝要(yao)求的(de)溫度(du)。

3. 液體氨碳共滲工件(jian)的預先處理

參(can)見本章第一節不銹鋼氣體滲氮零件預先處理的有關內容。

4. 共滲前的生(sheng)產準備

每爐應配備檢查試(shi)塊，試(shi)塊應與(yu)工(gong)件(jian)同(tong)材質并經過相同(tong)的工(gong)藝程序，表面粗糙(cao)度不(bu)大(da)于Ra 0.4μm。

待滲工件表(biao)面不得有(you)脫碳層(ceng)、銹斑(ban)、劃痕、尖角、銳(rui)邊，表(biao)面最(zui)好經過加工。

工件共滲面共滲后原則上(shang)不允許磨削(xue)，必需(xu)磨削(xue)時，磨削(xue)量不應大于0.05mm。

共滲工(gong)(gong)件應選擇合適(shi)的工(gong)(gong)裝，細長件應吊掛。

裝爐前(qian)應(ying)認真檢查設備及控制裝置，保證其(qi)完(wan)好(hao)。

5. 液體氮碳共滲(shen)工(gong)藝及操作要點(dian)

 液體氮碳共滲(shen)的主(zhu)要工藝流(liu)程是：工件清(qing)理－裝卡(ka)－預熱－共滲(shen)處理－冷卻－清(qing)洗 烘干 - 浸(jin)油。

 ①. 工件清(qing)理

   去(qu)除工件表面(mian)銹(xiu)痕、油污(wu)，保證工件表面(mian)清潔。

 ②. 裝卡

   依(yi)據工件(jian)形(xing)狀選擇卡(ka)（掛(gua)）具，保(bao)證工件(jian)待滲面不互相(xiang)接觸(chu)，工件(jian)擺放均勻(yun)。

 ③. 預熱(re)

   工件人共滲(shen)爐(lu)前，應經(jing)300~350℃溫度預熱，保持時間不少于30min.

 ④. 共滲(shen)

  預(yu)熱(re)后的工(gong)件裝入(ru)熔鹽浴(yu)(yu)(yu)爐內(nei)，應保證工(gong)件浸(jin)人(ren)鹽浴(yu)(yu)(yu)中，工(gong)件之間保留空隙，工(gong)件裝入(ru)量一(yi)般控制在鹽浴(yu)(yu)(yu)重量的30%~40%.

  鹽浴(yu)成分(fen)中，CNO-的控(kong)制應(ying)根(gen)據共(gong)滲目的調整選擇：以提高減摩、抗咬死性(xing)能(neng)為主要目的時(shi)，CNO-最好(hao)控(kong)制在36%~40%之間(jian)(jian)；以抗磨(mo)損(sun)、提高耐磨(mo)性(xing)為主要目的時(shi)，CNO-最好(hao)控(kong)制在32%~36%之間(jian)(jian)。通(tong)常，CNO-控(kong)制在34%~38%之間(jian)(jian)，各(ge)種性(xing)能(neng)均有較好(hao)的效果。

 CNO-含(han)量不(bu)足(zu)會使滲層深(shen)度不(bu)夠、硬度不(bu)足(zu)；CNO-含(han)量過高，可能引起滲層表面質量不(bu)良，產生疏松(song)。

 共滲溫(wen)度；氨碳(tan)共滲在(zai)530~580℃溫(wen)度之間都(dou)可(ke)進行，在(zai)實際生產時(shi)，根(gen)據材料種類(lei)、工件使用功能(neng)等因素確定，不銹鋼(gang)液體氮碳(tan)共滲可(ke)選用560~570℃.共滲溫(wen)度太低，共滲層深(shen)度偏淺(qian)，硬度偏低；溫(wen)度太高，表面可(ke)能(neng)產生疏松，溫(wen)度超過600℃,有可(ke)能(neng)因CN-升(sheng)高、CNO-下(xia)降使鹽浴報廢。

 共滲時(shi)(shi)(shi)間(jian)：隨著共滲保(bao)溫時(shi)(shi)(shi)間(jian)的加長，滲層(ceng)深度增(zeng)加，超過3h后，化(hua)合物層(ceng)深度增(zeng)加緩慢，而擴(kuo)散層(ceng)深度則呈直線上升。共滲保(bao)溫時(shi)(shi)(shi)間(jian)還對滲層(ceng)硬(ying)度產(chan)生影響，有試驗表(biao)明，共滲保(bao)溫時(shi)(shi)(shi)間(jian)超過3h,滲層(ceng)表(biao)面硬(ying)度有下降的趨勢，且(qie)滲層(ceng)硬(ying)度峰值隨時(shi)(shi)(shi)間(jian)的加長內(nei)移(yi)，說(shuo)明共滲時(shi)(shi)(shi)間(jian)過長會引起表(biao)面化(hua)合物外層(ceng)產(chan)生疏松。所(suo)以(yi)，不銹鋼氮碳共滲保(bao)溫時(shi)(shi)(shi)間(jian)應(ying)依(yi)據材料及工件的大(da)小，控(kong)制在60~180min。

 ⑤. 冷卻

  工件(jian)共滲完成后(hou)，出爐冷卻可采用(yong)空(kong)冷、油冷、水冷或氧化浴分級(ji)冷卻。

   空冷可保證工(gong)件有(you)最小的冷卻變形。細長件、薄(bo)刃具(ju)件、易變形件常采用空冷。但空冷時表面易現花(hua)斑痕(hen)，且表面清理(li)較困難(nan)。

  油冷、水(shui)冷可使工件表面潔凈，在一定程度(du)上提(ti)高(gao)了表面的抗疲勞性能，但(dan)易引起冷卻變形。

  氧(yang)化鹽(yan)浴分級冷卻可(ke)使工件(jian)(jian)表面生成(cheng)Fe3O4薄膜，并將從共滲爐(lu)內(nei)帶出的微量氰鹽(yan)氧(yang)化成(cheng)無毒(du)物(wu)，便于排放，同時也可(ke)徹底去除(chu)附(fu)著在工件(jian)(jian)表面的氰化物(wu)。

  共滲(shen)后采用氧化鹽浴冷(leng)卻也是下面談(tan)到的(de)QPQ處理的(de)必須工序過(guo)程。

 ⑥. 清洗

  冷卻后的共滲件(jian)應(ying)先用熱水煮(zhu)沸清洗，再用自來(lai)水沖洗，以去掉工件(jian)表(biao)面的殘鹽和微量氰(qing)化物(wu)。

 ⑦. 烘干

   清洗后(hou)的工件最(zui)好在100~200℃溫度下緩慢烘(hong)干。

 ⑧. 浸(jin)油

  烘干后的(de)工件(jian)(jian)在熱機油中浸泡10~15min,以保證工件(jian)(jian)表面光亮。

6. 液體氮碳共(gong)滲(shen)質量檢查

①. 外觀

  共滲并清洗后的工件(jian)呈深灰(hui)(hui)或灰(hui)(hui)黑(hei)色（不(bu)銹鋼或鑄鐵件(jian)），盲孔、狹縫(feng)處(chu)不(bu)得滯有殘鹽，工作面(mian)不(bu)得有碰傷、劃痕。

②. 硬度

  表面硬(ying)度(du)用(yong)低負(fu)荷維氏硬(ying)度(du)計(ji)檢(jian)測，負(fu)荷量可采(cai)用(yong)1kg或5kg.檢(jian)測硬(ying)度(du)應達到技術要求，并注明(ming)采(cai)用(yong)負(fu)荷值(zhi)，如HV1或HV5等。

③. 共滲(shen)層深度

  化合物層及擴(kuo)散(san)層深度的(de)測量(liang)采用有(you)關標準推薦的(de)腐蝕劑(ji)和(he)測量(liang)方法。

 一般用金相法測量到(dao)針狀氮化物終了處即為擴(kuo)散層。碳鋼件檢查(cha)時可將試塊在(zai)300℃保溫2小時后測量。

 也可采用斷面(mian)硬度法，即(ji)由(you)試樣表(biao)面(mian)向心(xin)(xin)部測量顯微硬度（負(fu)荷100g).由(you)表(biao)面(mian)測至顯微硬度比心(xin)(xin)部，即(ji)基(ji)體硬度高30~50HV處(chu)為滲層部深度。

④. 滲(shen)層(ceng)脆性（滲(shen)層(ceng)致密(mi)度）

 共滲層脆性可參照滲氮脆性檢驗方法和(he)標準GB/T11354《鋼(gang)鐵(tie)零件共滲層深度測定和(he)金相組織檢驗》。