1. 液體氮碳共滲設備

 液體氮碳(tan)共滲設備一般采用帶(dai)有不銹鋼坩(gan)(gan)堝的井式電爐。坩(gan)(gan)堝內鹽(yan)浴溫(wen)度波動范(fan)圍不應(ying)大于±10℃。

 液體(ti)氮碳共滲(shen)爐應配(pei)備有(you)抽風裝置，能有(you)效地將(jiang)熔鹽產生的廢氣排(pai)出(chu)室(shi)外(wai)。

 除共滲爐(lu)外(wai)，應有配套的預熱爐(lu)，將清洗后的工件經(jing)過預熱，再裝人共滲爐(lu)，以防止工件人爐(lu)降低鹽浴溫度。預熱溫度一般為150~300℃。

 還(huan)應配備熱油(you)浴(yu)爐，可控制油(you)溫在(zai)100~120℃之間。油(you)浴(yu)爐既可作為共滲(shen)(shen)工件(jian)的冷卻，也可作為零件(jian)共滲(shen)(shen)清洗烘干后的浸(jin)油(you)處理，以提高工件(jian)的表(biao)面質量。

 對于(yu)有(you)更高質量要求的零件(jian)，共(gong)滲后(hou)可在350℃左(zuo)右的氧化(hua)浴中冷卻(que)，為(wei)此，應設(she)置氧化(hua)浴爐。氧化(hua)浴爐的條件(jian)類似于(yu)共(gong)滲爐。

2. 液體氮碳共(gong)滲介質

 由(you)于毒性較大，直接使(shi)(shi)用(yong)NaCN和KCN已被限制，目前，多數(shu)熱處理廠或者使(shi)(shi)用(yong)由(you)專業生(sheng)產(chan)廠生(sheng)產(chan)的(de)成品基(ji)鹽(yan)(yan)(yan)和調整鹽(yan)(yan)(yan)，或者使(shi)(shi)用(yong)以尿素、碳酸鹽(yan)(yan)(yan)為主的(de)混合(he)鹽(yan)(yan)(yan)。

 ①. 成品基鹽、調整鹽（再生鹽）

 這里的基(ji)鹽、調整鹽指由專業生產廠將(jiang)尿素、碳酸鹽為(wei)主(zhu)的混合物(wu)經熔化(hua)后再冷(leng)卻而獲得的固(gu)體塊狀或顆粒狀成(cheng)品物(wu)，而不(bu)是只將(jiang)幾(ji)種原料機械混合供貨的混合物(wu)。

 a. 基鹽的主(zhu)要成分為

 CNO: 38%~41%

 CN: <0.1%

 CO^2-₃:15%~18%

 其余為以(yi)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(ji)鹽的熔化

 首次熔鹽時(shi)，將基(ji)鹽放(fang)入(ru)坩(gan)堝(guo)內，放(fang)入(ru)量可控(kong)制(zhi)在坩(gan)堝(guo)容(rong)量的1/3~1/2,將坩(gan)堝(guo)控(kong)制(zhi)溫度(du)設定在（520±10)℃的范(fan)圍(wei)，待坩(gan)堝(guo)內基(ji)鹽全部熔化(hua)后，再緩慢放(fang)入(ru)其(qi)余基(ji)鹽（添加的基(ji)鹽不可太潮濕和太涼，以防迸濺），直(zhi)到(dao)預定量的基(ji)鹽全部熔化(hua)，調整鹽浴溫度(du)達到(dao)工藝要(yao)求的溫度(du)，并在此溫度(du)空載運行(xing)約4h后方可投入(ru)生產。

 此時熔鹽浴的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(jia)的(de)調整鹽(yan)重量可按下面的(de)經驗(yan)公(gong)式計(ji)算

  G=1.15(Y-X) M/100

式中(zhong)：G為(wei)需(xu)添加的調整鹽重量，kg;

    Y為(wei)預定調(diao)整后的鹽浴中(zhong)CNO-百分數；

   X為調整前鹽浴中CNO-百(bai)分數；

   M為鹽浴(yu)重量，kg;

（鹽浴比重約為1.75g/cm3)

 例如，坩堝內徑50cm,熔(rong)(rong)鹽(yan)深度80cm,則(ze)此時熔(rong)(rong)鹽(yan)重量為：M=1/4×3.14×502×80×1.75=274.75(kg)

調整前鹽浴中的CNO-=33%,即X=33

設(she)定調整后鹽浴中的CNO=36%,即Y=36

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

如果(guo)鹽(yan)浴中(zhong)的CN-升(sheng)高了，為降低(di)CN-,可(ke)通入(ru)壓(ya)縮(suo)空(kong)氣(qi)，使CN-加(jia)速(su)氧(yang)化而降低(di)。當然，這時鹽(yan)浴中(zhong)的CNO-含量也(ye)有升(sheng)高的變化。

根據經驗，CO^2-₃可不化驗，因為一般情況下，CNO^-%+CO^2-₃%≈56%.

②. 混合鹽

氮碳(tan)共滲用混(hun)(hun)合鹽指熱(re)處(chu)理(li)(li)廠自行采購符合標準(zhun)的(de)(de)尿素、碳(tan)酸鹽及其他輔助用料，按比例混(hun)(hun)合的(de)(de)混(hun)(hun)合物料。也(ye)有的(de)(de)材料廠將按比例混(hun)(hun)合好(hao)的(de)(de)基鹽、調整(zheng)鹽未經熔(rong)化而提供給熱(re)處(chu)理(li)(li)廠，熱(re)處(chu)理(li)(li)廠放入(ru)爐內熔(rong)化后(hou)使(shi)用。

目前，自行配制的氮碳共(gong)滲(shen)混合鹽配方(fang)較多(duo)，這里介紹其(qi)中(zhong)一種。

a.配方為

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

 上述配方中，（NH2)2CO和Na2CO3為(wei)(wei)主原料(liao)，二(er)者通過加(jia),熱引起化學反應(ying)(ying)，生成NaCNO,熔化時（NH2)2CO比(bi)Na2CO3，損失大一些，前(qian)者所占(zhan)比(bi)例(li)比(bi)二(er)者平衡反應(ying)(ying)需占(zhan)比(bi)例(li)偏大。配方中的(de)KCI和KOH作為(wei)(wei)輔助用料(liao)加(jia)入，可(ke)提高鹽浴(yu)的(de)流動性(xing)(xing)和穩(wen)定性(xing)(xing)，也對共滲層質量(liang)產(chan)生積極(ji)的(de)影(ying)響。

 b. 混合(he)鹽的(de)熔化

 將(jiang)按比例(li)混合好的鹽(yan)加入(ru)坩(gan)堝，占坩(gan)堝深度(du)(du)的3/4左右，通(tong)電升溫(wen)(wen)，可定(ding)溫(wen)(wen)度(du)(du)在480~500℃,待鹽(yan)逐漸熔化變成液體(ti)，鹽(yan)面(mian)下沉時，再逐漸添加其(qi)余鹽(yan)，力求(qiu)保(bao)持原鹽(yan)面(mian)高度(du)(du)，直至預定(ding)鹽(yan)全部熔化成液體(ti)，將(jiang)溫(wen)(wen)度(du)(du)調至540~560℃保(bao)持4h后，再放(fang)工(gong)件開始(shi)工(gong)作。

 這種混合(he)散裝(zhuang)(zhuang)鹽的熔(rong)化(hua)比成品鹽的熔(rong)化(hua)更麻煩，熔(rong)化(hua)過程中有大量的廢(fei)氣產生，對周圍環境及操作者帶來不(bu)利的影響，另(ling)外，散裝(zhuang)(zhuang)混合(he)鹽熔(rong)化(hua)時損失(shi)大、利用率(lv)低。

 c. 鹽浴的調整

這種(zhong)鹽(yan)(yan)浴的(de)調整(zheng)相(xiang)對于成(cheng)品(pin)鹽(yan)(yan)鹽(yan)(yan)浴調整(zheng)比較困難。

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

 為保(bao)持鹽(yan)浴(yu)(yu)的流動性(xing)和(he)穩定(ding)性(xing)，也(ye)應適(shi)當添加KCI和(he)KOH。調整(zheng)鹽(yan)浴(yu)(yu)時，可降低(di)鹽(yan)浴(yu)(yu)的溫度(du)（500~520℃),待添加物(wu)全部熔化后，再升到工藝要求的溫度(du)。

3. 液體氨碳共滲工件的預先處理(li)

參(can)見本章第(di)一節(jie)不銹鋼氣(qi)體滲氮零件預(yu)先處理的有(you)關內容。

4. 共(gong)滲前的生產準備

每爐應配(pei)備檢查試塊(kuai)，試塊(kuai)應與工件同材質并(bing)經(jing)過相同的(de)工藝程序，表面粗糙度不大(da)于Ra 0.4μm。

待滲工件表(biao)面(mian)不得有脫碳層(ceng)、銹(xiu)斑(ban)、劃痕、尖角、銳邊，表(biao)面(mian)最(zui)好經過加(jia)工。

工件(jian)共滲面共滲后原則上(shang)不(bu)允(yun)許磨削(xue)，必需磨削(xue)時，磨削(xue)量不(bu)應大于0.05mm。

共滲工件(jian)(jian)應(ying)(ying)選(xuan)擇合適的工裝(zhuang)，細長件(jian)(jian)應(ying)(ying)吊掛。

裝爐前應認(ren)真(zhen)檢查設備(bei)及控(kong)制裝置，保證(zheng)其完好。

5. 液體(ti)氮(dan)碳(tan)共滲工藝及操作要點

 液(ye)體氮(dan)碳共滲(shen)的主要(yao)工藝流程是(shi)：工件清(qing)(qing)理(li)－裝卡(ka)－預熱－共滲(shen)處理(li)－冷卻－清(qing)(qing)洗 烘(hong)干 - 浸油。

 ①. 工件清理

   去除工(gong)件(jian)表面(mian)銹痕、油污，保證工(gong)件(jian)表面(mian)清潔。

 ②. 裝(zhuang)卡

   依據工件(jian)形狀選擇(ze)卡(ka)（掛）具，保(bao)證工件(jian)待滲面不互(hu)相接觸，工件(jian)擺放均(jun)勻。

 ③. 預熱

   工件人共滲爐前，應經300~350℃溫(wen)度預熱，保持時間不少于30min.

 ④. 共滲

  預熱后的工件裝入熔鹽(yan)浴(yu)爐內，應保證工件浸(jin)人鹽(yan)浴(yu)中，工件之間(jian)保留空隙，工件裝入量(liang)一般(ban)控制(zhi)在鹽(yan)浴(yu)重量(liang)的30%~40%.

  鹽浴成分中(zhong)，CNO-的控(kong)制(zhi)應(ying)根據(ju)共(gong)滲目(mu)(mu)的調整選擇：以提高(gao)減摩、抗咬死性(xing)能(neng)為主(zhu)要目(mu)(mu)的時，CNO-最好(hao)控(kong)制(zhi)在(zai)36%~40%之(zhi)間(jian)(jian)；以抗磨(mo)損、提高(gao)耐磨(mo)性(xing)為主(zhu)要目(mu)(mu)的時，CNO-最好(hao)控(kong)制(zhi)在(zai)32%~36%之(zhi)間(jian)(jian)。通常，CNO-控(kong)制(zhi)在(zai)34%~38%之(zhi)間(jian)(jian)，各種性(xing)能(neng)均有(you)較好(hao)的效果。

 CNO-含(han)量不(bu)足(zu)會使(shi)滲層(ceng)深(shen)度不(bu)夠(gou)、硬(ying)度不(bu)足(zu)；CNO-含(han)量過高，可能引起滲層(ceng)表面質量不(bu)良，產生疏松(song)。

 共(gong)滲溫(wen)(wen)度(du)(du)；氨碳共(gong)滲在530~580℃溫(wen)(wen)度(du)(du)之間都(dou)可(ke)進行(xing)，在實際生(sheng)產(chan)時，根據(ju)材料種類、工件使用(yong)功能等因素確定，不(bu)銹鋼(gang)液體氮碳共(gong)滲可(ke)選(xuan)用(yong)560~570℃.共(gong)滲溫(wen)(wen)度(du)(du)太低，共(gong)滲層深度(du)(du)偏淺，硬度(du)(du)偏低；溫(wen)(wen)度(du)(du)太高，表(biao)面可(ke)能產(chan)生(sheng)疏松(song)，溫(wen)(wen)度(du)(du)超過600℃,有可(ke)能因CN-升高、CNO-下降使鹽浴報廢。

 共(gong)(gong)滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)時(shi)間(jian)(jian)(jian)：隨著共(gong)(gong)滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)保(bao)溫(wen)(wen)時(shi)間(jian)(jian)(jian)的(de)加(jia)長(chang)，滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)層深度(du)增(zeng)(zeng)加(jia)，超過(guo)3h后，化合(he)物(wu)層深度(du)增(zeng)(zeng)加(jia)緩慢，而擴散層深度(du)則呈直(zhi)線上升。共(gong)(gong)滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)保(bao)溫(wen)(wen)時(shi)間(jian)(jian)(jian)還對滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)層硬度(du)產生影(ying)響，有試(shi)驗表(biao)明，共(gong)(gong)滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)保(bao)溫(wen)(wen)時(shi)間(jian)(jian)(jian)超過(guo)3h,滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)層表(biao)面硬度(du)有下降的(de)趨(qu)勢，且(qie)滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)層硬度(du)峰(feng)值隨時(shi)間(jian)(jian)(jian)的(de)加(jia)長(chang)內移(yi)，說明共(gong)(gong)滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)時(shi)間(jian)(jian)(jian)過(guo)長(chang)會引起表(biao)面化合(he)物(wu)外層產生疏松。所以，不銹鋼氮碳共(gong)(gong)滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)保(bao)溫(wen)(wen)時(shi)間(jian)(jian)(jian)應依據材料及工件的(de)大小，控制在60~180min。

 ⑤. 冷(leng)卻

  工件共(gong)滲完成后，出爐冷卻(que)可采用空冷、油冷、水(shui)冷或氧(yang)化(hua)浴(yu)分級(ji)冷卻(que)。

   空冷可保證工(gong)件有最小的冷卻變(bian)形。細(xi)長件、薄刃具件、易變(bian)形件常采用空冷。但空冷時表面(mian)易現花斑痕，且(qie)表面(mian)清理(li)較困難。

  油冷(leng)、水冷(leng)可使工件表(biao)面(mian)潔(jie)凈，在(zai)一(yi)定(ding)程度上(shang)提高了表(biao)面(mian)的抗疲勞性能，但易引起冷(leng)卻變形(xing)。

  氧(yang)化鹽浴(yu)分(fen)級冷卻可(ke)使工(gong)件表(biao)面生成Fe3O4薄膜，并(bing)將從(cong)共(gong)滲爐內(nei)帶出的微量氰(qing)鹽氧(yang)化成無毒物(wu)，便于排放，同時也可(ke)徹底去除附(fu)著在工(gong)件表(biao)面的氰(qing)化物(wu)。

  共(gong)滲后采用氧化鹽浴(yu)冷(leng)卻也是下面談到的QPQ處理的必須工序過程。

 ⑥. 清洗

  冷卻(que)后的(de)共滲件應先(xian)用(yong)熱水煮沸清洗(xi)，再用(yong)自來水沖洗(xi)，以(yi)去掉工件表面的(de)殘鹽(yan)和(he)微量(liang)氰化物。

 ⑦. 烘干(gan)

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

 ⑧. 浸油

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

6. 液體(ti)氮(dan)碳(tan)共滲質量檢查

①. 外觀

  共滲并清洗后的工(gong)(gong)件呈深灰(hui)或灰(hui)黑色（不銹(xiu)鋼或鑄鐵件），盲孔、狹縫處不得滯有殘(can)鹽，工(gong)(gong)作(zuo)面不得有碰傷、劃痕。

②. 硬度(du)

  表面(mian)硬度(du)用(yong)低負荷維氏硬度(du)計檢測，負荷量可(ke)采用(yong)1kg或5kg.檢測硬度(du)應達(da)到技術要求，并注明采用(yong)負荷值(zhi)，如HV1或HV5等。

③. 共滲層深度

  化合物層及(ji)擴散層深(shen)度的測量采用有關(guan)標準推(tui)薦的腐蝕劑和測量方法。

 一般用金(jin)相法測(ce)量到針狀氮化物終了處即為擴散(san)層。碳鋼件檢查(cha)時可將試塊在300℃保溫2小時后測(ce)量。

 也可采用(yong)斷面(mian)硬度(du)法(fa)，即由試樣(yang)表面(mian)向心部(bu)(bu)測量顯微硬度(du)（負荷100g).由表面(mian)測至顯微硬度(du)比心部(bu)(bu)，即基(ji)體(ti)硬度(du)高30~50HV處(chu)為滲層(ceng)部(bu)(bu)深度(du)。

④. 滲(shen)(shen)層脆性（滲(shen)(shen)層致密(mi)度）

 共滲層(ceng)脆(cui)性(xing)可(ke)參照滲氮脆(cui)性(xing)檢(jian)(jian)驗方法和標準GB/T11354《鋼(gang)鐵(tie)零件共滲層(ceng)深(shen)度(du)測(ce)定和金相組(zu)織檢(jian)(jian)驗》。