1. 液體氮碳(tan)共滲設備

 液體氮碳共(gong)滲設備一般采用帶有不銹鋼坩堝的井(jing)式電爐。坩堝內鹽浴溫(wen)度波動范圍不應大(da)于±10℃。

 液體氮(dan)碳(tan)共滲(shen)爐應配備有(you)抽風裝置，能有(you)效地(di)將熔鹽產生的廢氣(qi)排出室(shi)外。

 除共滲爐(lu)外，應有配套的預熱爐(lu)，將清洗后的工件經過預熱，再裝(zhuang)人(ren)(ren)共滲爐(lu)，以(yi)防止工件人(ren)(ren)爐(lu)降低鹽浴溫度。預熱溫度一般為(wei)150~300℃。

 還(huan)應配備熱油浴(yu)爐，可控(kong)制油溫在100~120℃之間。油浴(yu)爐既可作(zuo)(zuo)為共滲(shen)工件(jian)的(de)冷卻，也可作(zuo)(zuo)為零件(jian)共滲(shen)清洗烘干(gan)后的(de)浸油處(chu)理，以(yi)提高工件(jian)的(de)表面(mian)質量。

 對于(yu)有更高質量要求的(de)零件，共滲(shen)后可在350℃左右的(de)氧(yang)(yang)化(hua)浴(yu)中冷(leng)卻，為此，應(ying)設(she)置氧(yang)(yang)化(hua)浴(yu)爐(lu)。氧(yang)(yang)化(hua)浴(yu)爐(lu)的(de)條件類似于(yu)共滲(shen)爐(lu)。

2. 液體氮碳共滲介質

 由于毒性較大，直(zhi)接使(shi)用(yong)NaCN和(he)KCN已被限制，目(mu)前(qian)，多數(shu)熱處理廠(chang)或者(zhe)使(shi)用(yong)由專業生(sheng)(sheng)產(chan)廠(chang)生(sheng)(sheng)產(chan)的成品(pin)基鹽和(he)調整鹽，或者(zhe)使(shi)用(yong)以尿素、碳酸(suan)鹽為主的混合(he)鹽。

 ①. 成品基鹽(yan)、調整(zheng)鹽(yan)（再生鹽(yan)）

 這里的基鹽、調(diao)整鹽指由(you)專業生產廠將尿素(su)、碳酸(suan)鹽為主(zhu)的混(hun)(hun)合(he)物(wu)經(jing)熔化后(hou)再冷卻而獲得的固體塊(kuai)狀(zhuang)或顆粒狀(zhuang)成品物(wu)，而不是只將幾種(zhong)原料機械混(hun)(hun)合(he)供(gong)貨(huo)的混(hun)(hun)合(he)物(wu)。

 a. 基鹽的主要成分為

 CNO: 38%~41%

 CN: <0.1%

 CO^2-₃:15%~18%

 其余(yu)為(wei)以Na+、K+為(wei)主的金屬離子。

 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. 基鹽的(de)熔化

 首次熔(rong)鹽(yan)時(shi)，將基鹽(yan)放入(ru)坩(gan)(gan)堝(guo)內(nei)，放入(ru)量可(ke)(ke)控制在(zai)坩(gan)(gan)堝(guo)容量的(de)(de)(de)1/3~1/2,將坩(gan)(gan)堝(guo)控制溫度設(she)定在(zai)（520±10)℃的(de)(de)(de)范圍(wei)，待坩(gan)(gan)堝(guo)內(nei)基鹽(yan)全(quan)部熔(rong)化后(hou)，再緩(huan)慢(man)放入(ru)其余基鹽(yan)（添加的(de)(de)(de)基鹽(yan)不可(ke)(ke)太(tai)潮濕和太(tai)涼(liang)，以防迸濺），直(zhi)到預(yu)定量的(de)(de)(de)基鹽(yan)全(quan)部熔(rong)化，調整(zheng)鹽(yan)浴溫度達到工(gong)藝要求的(de)(de)(de)溫度，并在(zai)此溫度空載運行(xing)約4h后(hou)方(fang)可(ke)(ke)投入(ru)生產。

 此時熔鹽浴的CNO-濃度為37%~40%。

C. 鹽(yan)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(tian)加的調整鹽重量可按下面(mian)的經(jing)驗(yan)公式計算

  G=1.15(Y-X) M/100

式中：G為需添加(jia)的調(diao)整鹽重(zhong)量，kg;

    Y為預定(ding)調整后的鹽(yan)浴中CNO-百分數；

   X為調整(zheng)前鹽浴(yu)中CNO-百(bai)分數；

   M為鹽浴重(zhong)量，kg;

（鹽(yan)浴比重約(yue)為(wei)1.75g/cm3)

 例如，坩堝內徑50cm,熔鹽深(shen)度(du)80cm,則此時(shi)熔鹽重量為：M=1/4×3.14×502×80×1.75=274.75(kg)

調整前鹽浴(yu)中的(de)CNO-=33%,即X=33

設定(ding)調(diao)整(zheng)后鹽浴中的CNO=36%,即(ji)Y=36

則應加(jia)調整鹽G=1.15×(36-33)×2745=9.5(g)

如果鹽(yan)浴(yu)中(zhong)的(de)CN-升(sheng)高了，為降低CN-,可通入壓縮空氣(qi)，使CN-加速氧化而降低。當然，這時鹽(yan)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(shen)用(yong)混(hun)(hun)合(he)鹽指熱處(chu)理廠(chang)(chang)(chang)自(zi)行采購(gou)符(fu)合(he)標準(zhun)的尿素、碳酸(suan)鹽及其(qi)他(ta)輔(fu)助用(yong)料(liao)(liao)，按(an)比例混(hun)(hun)合(he)的混(hun)(hun)合(he)物料(liao)(liao)。也有的材(cai)料(liao)(liao)廠(chang)(chang)(chang)將按(an)比例混(hun)(hun)合(he)好(hao)的基鹽、調整鹽未經熔(rong)化而提(ti)供給(gei)熱處(chu)理廠(chang)(chang)(chang)，熱處(chu)理廠(chang)(chang)(chang)放入爐內熔(rong)化后使用(yong)。

目前，自行配制(zhi)的氮碳(tan)共滲(shen)混合鹽配方較(jiao)多，這里介紹其中一種。

a.配方為

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

 上述配方(fang)中(zhong)，（NH2)2CO和(he)Na2CO3為(wei)主原料(liao)，二者通過加(jia),熱引起化學反應(ying)，生(sheng)成NaCNO,熔(rong)化時（NH2)2CO比(bi)Na2CO3，損失大一些，前(qian)者所(suo)占(zhan)比(bi)例比(bi)二者平衡反應(ying)需占(zhan)比(bi)例偏大。配方(fang)中(zhong)的KCI和(he)KOH作為(wei)輔助用料(liao)加(jia)入，可(ke)提高鹽(yan)浴的流動性(xing)和(he)穩定性(xing)，也(ye)對共滲(shen)層質量產(chan)生(sheng)積(ji)極的影響。

 b. 混(hun)合鹽的熔化(hua)

 將(jiang)(jiang)按比例混(hun)合好的鹽(yan)加(jia)入坩(gan)堝(guo)，占坩(gan)堝(guo)深度的3/4左右，通電升溫(wen)，可定(ding)溫(wen)度在480~500℃,待鹽(yan)逐(zhu)漸熔化變成液(ye)體，鹽(yan)面下沉時，再(zai)逐(zhu)漸添加(jia)其余(yu)鹽(yan)，力求保持原(yuan)鹽(yan)面高度，直(zhi)至(zhi)預(yu)定(ding)鹽(yan)全(quan)部熔化成液(ye)體，將(jiang)(jiang)溫(wen)度調至(zhi)540~560℃保持4h后，再(zai)放工件(jian)開始工作。

 這種混合(he)散(san)裝鹽(yan)的(de)(de)熔(rong)化(hua)(hua)比(bi)成(cheng)品鹽(yan)的(de)(de)熔(rong)化(hua)(hua)更麻煩，熔(rong)化(hua)(hua)過程中有大量的(de)(de)廢(fei)氣產生，對周圍環境及(ji)操作者(zhe)帶來不利(li)的(de)(de)影(ying)響(xiang)，另(ling)外，散(san)裝混合(he)鹽(yan)熔(rong)化(hua)(hua)時損失大、利(li)用率低。

 c. 鹽浴的調整

這種鹽(yan)浴(yu)的調(diao)整相對于成(cheng)品鹽(yan)鹽(yan)浴(yu)調(diao)整比較困難(nan)。

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。

 用尿(niao)素調整鹽浴時要緩慢加(jia)入，且攪拌鹽浴，以保證(zheng)添加(jia)的(de)尿(niao)素能充分(fen)發揮作用，減少(shao)損失。

 為保持(chi)鹽浴(yu)的流動性和穩(wen)定(ding)性，也應適當添加KCI和KOH。調(diao)整鹽浴(yu)時，可(ke)降低鹽浴(yu)的溫(wen)度(du)（500~520℃),待(dai)添加物全部(bu)熔化后，再升到工藝要求(qiu)的溫(wen)度(du)。

3. 液體氨碳(tan)共滲工件(jian)的預先處理(li)

參見(jian)本章(zhang)第(di)一節不銹鋼氣體(ti)滲氮零件預(yu)先處理的有關內容。

4. 共滲(shen)前的生產準備

每爐應配(pei)備檢(jian)查試塊，試塊應與(yu)工件(jian)同材質并經過(guo)相(xiang)同的工藝程序，表面粗糙(cao)度不大(da)于Ra 0.4μm。

待(dai)滲工件表面(mian)不得有脫碳層、銹(xiu)斑、劃痕、尖(jian)角、銳邊，表面(mian)最好經(jing)過加工。

工件共滲面共滲后原(yuan)則上不(bu)允許磨(mo)削(xue)，必(bi)需磨(mo)削(xue)時，磨(mo)削(xue)量(liang)不(bu)應大于(yu)0.05mm。

共(gong)滲工件應(ying)選(xuan)擇合適(shi)的(de)工裝，細(xi)長(chang)件應(ying)吊掛(gua)。

裝爐前應認真檢查(cha)設備(bei)及控(kong)制裝置，保證其(qi)完(wan)好。

5. 液體氮碳共滲(shen)工藝(yi)及操作要(yao)點

 液體(ti)氮碳共(gong)滲(shen)的主要工(gong)藝(yi)流(liu)程是(shi)：工(gong)件清理(li)－裝卡－預(yu)熱(re)－共(gong)滲(shen)處理(li)－冷卻－清洗 烘干 - 浸油。

 ①. 工件清(qing)理

   去除工件表(biao)面銹痕、油污，保(bao)證(zheng)工件表(biao)面清潔。

 ②. 裝卡

   依據工件(jian)(jian)形狀選擇卡（掛）具，保證工件(jian)(jian)待滲面不(bu)互相接觸，工件(jian)(jian)擺放均勻(yun)。

 ③. 預熱

   工件人(ren)共滲爐前，應(ying)經300~350℃溫度(du)預熱(re)，保(bao)持(chi)時(shi)間不少(shao)于30min.

 ④. 共滲(shen)

  預熱后(hou)的工件裝(zhuang)入熔(rong)鹽浴(yu)爐內，應(ying)保證(zheng)工件浸人(ren)鹽浴(yu)中(zhong)，工件之間保留(liu)空隙(xi)，工件裝(zhuang)入量(liang)一般控制在鹽浴(yu)重量(liang)的30%~40%.

  鹽浴(yu)成分中，CNO-的(de)控制應根(gen)據共滲目(mu)的(de)調(diao)整選擇(ze)：以提高減摩、抗咬死(si)性能為(wei)主要目(mu)的(de)時，CNO-最(zui)好控制在36%~40%之間；以抗磨損、提高耐磨性為(wei)主要目(mu)的(de)時，CNO-最(zui)好控制在32%~36%之間。通常，CNO-控制在34%~38%之間，各種性能均有較(jiao)好的(de)效果。

 CNO-含(han)量(liang)不足(zu)會使滲層深度(du)不夠(gou)、硬度(du)不足(zu)；CNO-含(han)量(liang)過高(gao)，可能引起滲層表面質量(liang)不良，產(chan)生疏松。

 共(gong)(gong)(gong)滲(shen)(shen)溫(wen)(wen)度(du)(du)；氨碳共(gong)(gong)(gong)滲(shen)(shen)在530~580℃溫(wen)(wen)度(du)(du)之間都可(ke)(ke)進行，在實際生產(chan)時，根據(ju)材料種類、工件(jian)使(shi)用功能(neng)等因素確定，不銹鋼液體氮碳共(gong)(gong)(gong)滲(shen)(shen)可(ke)(ke)選(xuan)用560~570℃.共(gong)(gong)(gong)滲(shen)(shen)溫(wen)(wen)度(du)(du)太低，共(gong)(gong)(gong)滲(shen)(shen)層深度(du)(du)偏淺，硬(ying)度(du)(du)偏低；溫(wen)(wen)度(du)(du)太高(gao)，表(biao)面可(ke)(ke)能(neng)產(chan)生疏松(song)，溫(wen)(wen)度(du)(du)超過600℃,有可(ke)(ke)能(neng)因CN-升(sheng)高(gao)、CNO-下降使(shi)鹽浴報廢。

 共(gong)(gong)(gong)滲(shen)(shen)時(shi)間：隨著(zhu)共(gong)(gong)(gong)滲(shen)(shen)保(bao)(bao)(bao)溫時(shi)間的(de)(de)加(jia)長，滲(shen)(shen)層(ceng)深(shen)(shen)度(du)(du)增加(jia)，超過3h后(hou)，化(hua)合物層(ceng)深(shen)(shen)度(du)(du)增加(jia)緩(huan)慢(man)，而擴散層(ceng)深(shen)(shen)度(du)(du)則呈直線上升。共(gong)(gong)(gong)滲(shen)(shen)保(bao)(bao)(bao)溫時(shi)間還(huan)對(dui)滲(shen)(shen)層(ceng)硬(ying)度(du)(du)產生影響，有(you)試驗表(biao)明(ming)，共(gong)(gong)(gong)滲(shen)(shen)保(bao)(bao)(bao)溫時(shi)間超過3h,滲(shen)(shen)層(ceng)表(biao)面硬(ying)度(du)(du)有(you)下降的(de)(de)趨勢(shi)，且滲(shen)(shen)層(ceng)硬(ying)度(du)(du)峰(feng)值隨時(shi)間的(de)(de)加(jia)長內移，說明(ming)共(gong)(gong)(gong)滲(shen)(shen)時(shi)間過長會引起表(biao)面化(hua)合物外(wai)層(ceng)產生疏松。所以，不(bu)銹鋼氮碳共(gong)(gong)(gong)滲(shen)(shen)保(bao)(bao)(bao)溫時(shi)間應依據材料及工件的(de)(de)大小，控制在(zai)60~180min。

 ⑤. 冷卻

  工(gong)件共滲完成后，出爐冷(leng)卻(que)可采用空(kong)冷(leng)、油冷(leng)、水冷(leng)或氧化(hua)浴(yu)分級冷(leng)卻(que)。

   空(kong)冷可保證工(gong)件(jian)(jian)有最小的冷卻變形(xing)。細長件(jian)(jian)、薄刃具(ju)件(jian)(jian)、易(yi)變形(xing)件(jian)(jian)常采(cai)用(yong)空(kong)冷。但空(kong)冷時表面易(yi)現花(hua)斑痕，且(qie)表面清理較困難。

  油(you)冷(leng)、水冷(leng)可(ke)使工件表面潔凈，在一定(ding)程度(du)上(shang)提(ti)高(gao)了表面的抗疲勞性能(neng)，但易引起冷(leng)卻變形。

  氧(yang)化(hua)(hua)鹽(yan)浴(yu)分級冷卻可使工(gong)件(jian)表(biao)面(mian)生成(cheng)Fe3O4薄膜，并將從共(gong)滲爐(lu)內帶出的(de)微(wei)量(liang)氰(qing)鹽(yan)氧(yang)化(hua)(hua)成(cheng)無毒(du)物，便于(yu)排放，同時也可徹底去除(chu)附著在工(gong)件(jian)表(biao)面(mian)的(de)氰(qing)化(hua)(hua)物。

  共滲后采用氧化鹽浴冷卻也是(shi)下面談到的QPQ處(chu)理的必須工序(xu)過程(cheng)。

 ⑥. 清洗

  冷(leng)卻(que)后的共滲件應先(xian)用(yong)熱水煮沸(fei)清洗，再(zai)用(yong)自來水沖洗，以去掉工件表面的殘鹽和微量氰化(hua)物。

 ⑦. 烘(hong)干

   清洗后的工件最(zui)好在100~200℃溫(wen)度下緩慢烘干。

 ⑧. 浸油

  烘干后的(de)工件在熱機(ji)油中(zhong)浸泡10~15min,以保證工件表(biao)面光亮。

6. 液體(ti)氮碳共滲質量(liang)檢查

①. 外觀

  共滲并清洗(xi)后的工件呈(cheng)深灰或(huo)灰黑色(se)（不(bu)銹鋼或(huo)鑄鐵件），盲孔、狹縫處(chu)不(bu)得滯有(you)(you)殘鹽(yan)，工作面不(bu)得有(you)(you)碰傷、劃痕。

②. 硬度

  表面硬(ying)度用低負荷(he)維氏硬(ying)度計檢測(ce)，負荷(he)量可采用1kg或(huo)5kg.檢測(ce)硬(ying)度應(ying)達到技(ji)術要求，并(bing)注(zhu)明采用負荷(he)值，如HV1或(huo)HV5等。

③. 共滲(shen)層深度

  化合物(wu)層(ceng)及擴散層(ceng)深度的(de)測量(liang)采用有關標準(zhun)推薦的(de)腐蝕(shi)劑和測量(liang)方(fang)法。

 一般用金相法測量(liang)到(dao)針狀氮化物終了處即為擴散層。碳鋼件(jian)檢查時可將試塊在(zai)300℃保(bao)溫(wen)2小時后測量(liang)。

 也可(ke)采用斷面硬度(du)法，即由試樣(yang)表面向心部測量顯微硬度(du)（負荷100g).由表面測至顯微硬度(du)比心部，即基體硬度(du)高30~50HV處為滲層部深(shen)度(du)。

④. 滲層脆性（滲層致密(mi)度）

 共(gong)滲(shen)(shen)層脆(cui)性可參照滲(shen)(shen)氮脆(cui)性檢驗方法和(he)標(biao)準GB/T11354《鋼(gang)鐵零件共(gong)滲(shen)(shen)層深度(du)測定(ding)和(he)金相(xiang)組織(zhi)檢驗》。