不銹鋼(gang)氮(dan)碳共滲的(de)主要目的(de)是(shi)提高工件的(de)表(biao)面(mian)硬度(du)、耐(nai)(nai)磨(mo)性(xing)能和耐(nai)(nai)疲勞性(xing)能（對(dui)于非不銹鋼(gang)還有耐(nai)(nai)腐蝕性(xing)能）。
1. 氮碳(tan)共滲(shen)層的(de)組織
氮(dan)碳(tan)共(gong)(gong)滲(shen)(shen)(shen)是(shi)同時向工件(jian)表(biao)面滲(shen)(shen)(shen)入氮(dan)和碳(tan)。工件(jian)經氮(dan)碳(tan)共(gong)(gong)滲(shen)(shen)(shen)后(hou)，表(biao)面獲得共(gong)(gong)滲(shen)(shen)(shen)組織。因(yin)(yin)為(wei)處理溫度(du)(du)較低（一般低于600℃),在(zai)(zai)這(zhe)個溫度(du)(du)范圍，氮(dan)在(zai)(zai)α相中的(de)(de)固(gu)溶(rong)量遠高于碳(tan)在(zai)(zai)α相中的(de)(de)固(gu)溶(rong)量，且(qie)氮(dan)的(de)(de)擴(kuo)散速度(du)(du)快于碳(tan)的(de)(de)擴(kuo)散速度(du)(du)，所以，在(zai)(zai)工件(jian)表(biao)面層(ceng)(ceng)，即(ji)化合(he)物層(ceng)(ceng)的(de)(de)組織是(shi)ε相（Fe2~3N)、γ相（Fe4N)及Fe3C的(de)(de)混合(he)組織，含氮(dan)約7.4%,含碳(tan)約1%.在(zai)(zai)表(biao)面層(ceng)(ceng)內部即(ji)擴(kuo)散層(ceng)(ceng)組織基本是(shi)ε相（Fe2~3N)和y相（Fe4N),氮(dan)的(de)(de)含量減少。不銹鋼的(de)(de)氮(dan)碳(tan)共(gong)(gong)滲(shen)(shen)(shen)組織中還含有鉻、鉬等合(he)金元素的(de)(de)氮(dan)化物。在(zai)(zai)共(gong)(gong)滲(shen)(shen)(shen)溫度(du)(du)，因(yin)(yin)碳(tan)的(de)(de)擴(kuo)散很慢，其(qi)只能以碳(tan)化物（如Fe3C)的(de)(de)形(xing)式存在(zai)(zai)于化合(he)物層(ceng)(ceng)中。
由于合(he)金元素的(de)影響，與碳(tan)鋼相(xiang)比(bi)，在相(xiang)同條件下不(bu)銹鋼氮碳(tan)共滲(shen)層(ceng)(ceng)硬度(du)更高，但(dan)滲(shen)層(ceng)(ceng)深度(du)淺，硬度(du)變(bian)化梯度(du)大，見圖7-7。圖7-8是(shi)ZGCr28的(de)氮碳(tan)共滲(shen)組織圖。
2. 氣體氮(dan)碳共滲
氣(qi)體氮碳共(gong)滲就是把工(gong)件(jian)放在含有可分解(jie)成(cheng)氮原子(zi)(zi)和(he)碳原子(zi)(zi)氣(qi)氛的密閉設備中，在一定的壓力(li)和(he)溫度條件(jian)下完成(cheng)氮碳共(gong)滲的處理(li)方法。
氣體氮(dan)碳共(gong)滲的介質常見有以下幾種:
a. 混(hun)合氣(qi)體
即氨氣(qi)中加入吸(xi)熱(re)式(shi)氣(qi)氛或放熱(re)式(shi)氣(qi)氛進行共滲。
其中，吸熱式氣(qi)氛(fen)（RX)由乙醇、丙醇等裂解(jie)，或(huo)由烴(jing)類氣(qi)體制備而(er)成(cheng)。吸熱式氣(qi)氛(fen)（RX)的(de)成(cheng)分控制為(wei)：H2為(wei)32%~40%,CO為(wei)20%~24%,CO2≤1%,N2為(wei)38%~43%.當NH:RX~1:1,控制氣(qi)氛(fen)露點±0℃時，即可(ke)獲(huo)得較理(li)想(xiang)的(de)共滲結果。
氨氣(qi)(qi)中(zhong)加入(ru)放(fang)熱性氣(qi)(qi)氛(fen)（NX)進行氮碳共滲時，放(fang)熱式氣(qi)(qi)氛(fen)成分控制為(wei)：CO2≤10%,CO≤5%,H2<1%,其余為(wei)N20控制NH3:NX≈(5~6):(5~4).由于放(fang)熱式氣(qi)(qi)氛(fen)中(zhong)CO含(han)量較(jiao)低，在(zai)與氨氣(qi)(qi)混合(he)進行共滲時，排出廢氣(qi)(qi)中(zhong)的(de)有毒物(wu)質較(jiao)低。
b. 尿素［（NH2)2CO]
將尿素在(zai)500℃以上溫度熱解，分解成活性氮原(yuan)(yuan)子(zi)和碳原(yuan)(yuan)子(zi)滲入(ru)工件表面(mian)。
c. 滴注式氣(qi)體共滲
即(ji)將甲(jia)酰(xian)胺、乙酰(xian)胺、三乙醇(chun)胺、尿素(su)、甲(jia)醇(chun)、乙醇(chun)等以不同比例配制成(cheng)滴注劑。滴入密封爐內，在(zai)一定的(de)溫度條(tiao)件(jian)下得到活(huo)性氮(dan)原子和碳原子滲入工(gong)件(jian)表(biao)面，完成(cheng)氮(dan)碳共(gong)滲過程。
氣(qi)體氨碳共滲的(de)(de)滲層深度(du)及表面(mian)硬(ying)度(du)與共滲溫度(du)、共滲時間(jian)都有(you)一定的(de)(de)關系。這些因素影響的(de)(de)一般規律如下。
共滲(shen)溫(wen)度(du)(du)的(de)影響：一般氣體氮碳共滲(shen)溫(wen)度(du)(du)在540~580℃,隨共滲(shen)溫(wen)度(du)(du)升(sheng)高(gao)，滲(shen)層(ceng)深度(du)(du)增加，表面硬度(du)(du)先(xian)隨溫(wen)度(du)(du)升(sheng)高(gao)而增高(gao)，在570℃左右時(shi)硬度(du)(du)最高(gao)，然后溫(wen)度(du)(du)再(zai)升(sheng)高(gao)，硬度(du)(du)呈下降趨勢。
共滲(shen)時間的(de)影(ying)響：在40%NH3,吸熱型氣氛(fen)60%,570℃共滲(shen)時，隨著時間的(de)延長，共滲(shen)層深度、表面硬度均呈增加(jia)的(de)趨勢。
氣體氮碳(tan)共滲(shen)工件可以空冷(leng)、油冷(leng)或水冷(leng)。冷(leng)卻速(su)度越(yue)快(kuai)，變形越(yue)大，但(dan)表(biao)面硬度和(he)抗疲勞強度越(yue)高。
3. 液(ye)體氮碳(tan)共滲
液(ye)體氮碳(tan)(tan)共滲(shen)也稱鹽(yan)浴氮碳(tan)(tan)共滲(shen)，即在含有(you)活性氮原子和活性碳(tan)(tan)原子的熔鹽(yan)液(ye)中(zhong)完成(cheng)氮和碳(tan)(tan)滲(shen)入工件表面(mian)的過(guo)程。
早期的液體氨碳共滲用鹽(yan)主要(yao)是(shi)含有NaCN和(he)KCN的氰鹽(yan)。氯鹽(yan)熔(rong)化(hua)后(hou)經過氧化(hua)產生額酸(suan)(suan)鹽(yan)，再由氛酸(suan)(suan)鹽(yan)氧化(hua)或(huo)分解獲(huo)取(qu)活性(xing)氮原(yuan)子［N]和(he)活性(xing)碳原(yuan)子［C]。
主要的化學反(fan)應(ying)有：
2NaCN+O2=2NaCNO
2NaCNO+O2=Na2CO3+2[N]+CO↑
4NaCNO-Na2CO3+2[N]+2NaCN+CO↑
2CO=CO2↑+[C]
KCN也是由上述反應(ying)獲取的［N]和［C]滲(shen)人工件表面(mian)，從而完成氮(dan)碳共滲(shen)過程。
生產中(zhong)用氰酸(suan)根CNO-的(de)濃度評定鹽(yan)浴活度，通過控制CNO-的(de)含量(liang)來控制氮碳共滲層(ceng)的(de)質量(liang)。
氰(qing)鹽鹽浴穩定(ding)(ding)性(xing)好，流動性(xing)也好，共(gong)滲質量(liang)穩定(ding)(ding)、效果好，但其毒性(xing)大，現已很(hen)少使用。
還有一種以尿素和碳酸(suan)鹽為主(zhu)要原(yuan)材料的混(hun)合(he)鹽，加(jia)熱后產生化(hua)學(xue)反應生成氰酸(suan)鹽：
2 (NH2)2CO+Na2CO3=2NaCNO+2NH3↑ +H2O+CO2↑
再由氰酸鹽氧化(hua)和分解(jie)獲取活性氮(dan)原(yuan)(yuan)子(zi)和活性碳原(yuan)(yuan)子(zi)：
2NaCNO+O2-Na2CO3+2[N]+CO↑
4NaCNO-Na2CO3+2[N] +2NaCN+CO↑
2CO=CO2↑+[C]
這種混合鹽(yan)熔化時損耗(hao)大，污染嚴重，反應生成物中含(han)有氰化物，有較大的毒性，而且，鹽(yan)浴穩定性差，鹽(yan)浴成分調整(zheng)困難，已經(jing)逐漸(jian)減少(shao)使用。
目(mu)前比(bi)較常用的鹽是由專業廠生(sheng)產的成品鹽，經加熱熔化后直接使用。
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CO2-3,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(shi)用的(de)是哪類鹽(yan)，最終(zhong)都是依(yi)靠氰酸(suan)鹽(yan)的(de)氧(yang)化(hua)、分(fen)解(jie)來獲取(qu)活(huo)性氮原子和(he)活(huo)性碳原子，即(ji)有如下的(de)基本反應
2CNO-+O2-CO2-3-+2[N]+CO↑
2CO=CO2↑+[C]
及4CNO=CO2-3+2[N]+2CN-+CO↑
活性氮(dan)原子［N]和活性碳(tan)原子［C]被工(gong)件表面吸收并(bing)向(xiang)內擴散，完成氮(dan)碳(tan)共滲(shen)過程。
液體氮碳共滲(shen)生產(chan)過程中的安全問題是一個需(xu)特殊(shu)說明的問題。
液體氮碳共滲生(sheng)(sheng)產(chan)中，除注意熱處理生(sheng)(sheng)產(chan)的常規(gui)(gui)安(an)全規(gui)(gui)定外，還應(ying)特別注意以下各環(huan)節中可能產(chan)生(sheng)(sheng)的安(an)全、環(huan)保問題。
①. 鹽浴的熔化和調整
氮碳共滲鹽浴熔(rong)化和調(diao)整(zheng)時，應注意防(fang)止熔(rong)鹽的(de)迸濺，特別是初次使用的(de)熔(rong)鹽或凝固后重(zhong)新開爐時，由于(yu)表面結(jie)殼(ke)，內部(bu)熔(rong)鹽突噴造成的(de)傷害。
鹽熔化(hua)時會產生廢氣，應抽風排(pai)出室外高空(kong)中。
②. 用氧(yang)化鹽浴冷(leng)卻
共(gong)滲(shen)(shen)鹽浴(yu)(yu)溫度(du)(du)高，氧化(hua)鹽浴(yu)(yu)溫度(du)(du)低，在(zai)工(gong)件從共(gong)滲(shen)(shen)爐出(chu)爐入氧化(hua)鹽浴(yu)(yu)爐冷(leng)卻時，要注意預冷(leng)，防止氧化(hua)鹽浴(yu)(yu)的(de)進濺和(he)逸(yi)出(chu)。
③. 清(qing)洗用(yong)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)(ti)氨(an)碳(tan)共滲滲層(ceng)質量常見的缺陷(xian)及預防措(cuo)施見表(biao)7-9。不銹鋼液(ye)體(ti)(ti)氨(an)碳(tan)共滲工藝及效(xiao)果見表(biao)7-10。
