1. 液體(ti)氮(dan)碳共(gong)滲設備(bei)

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

 液(ye)體氮(dan)碳共滲爐應(ying)配備有(you)抽風裝置(zhi)，能有(you)效地將熔鹽產生的廢氣排出室外。

 除共滲爐外(wai)，應有配套的預(yu)(yu)熱爐，將清洗(xi)后的工件經過預(yu)(yu)熱，再裝(zhuang)人共滲爐，以(yi)防(fang)止工件人爐降低鹽浴溫度。預(yu)(yu)熱溫度一般為150~300℃。

 還應配備熱油浴爐，可(ke)控制(zhi)油溫在100~120℃之間(jian)。油浴爐既可(ke)作為共滲(shen)工件的(de)冷(leng)卻，也可(ke)作為零(ling)件共滲(shen)清洗(xi)烘干后的(de)浸油處理，以提高工件的(de)表面質量。

 對于有更高質量要求(qiu)的(de)(de)零件(jian)，共滲后可(ke)在350℃左右的(de)(de)氧(yang)化浴(yu)中冷卻，為此(ci)，應設(she)置(zhi)氧(yang)化浴(yu)爐。氧(yang)化浴(yu)爐的(de)(de)條件(jian)類似于共滲爐。

2. 液(ye)體氮碳共滲介質(zhi)

 由(you)于毒性(xing)較大，直(zhi)接(jie)使(shi)用(yong)(yong)NaCN和KCN已被限(xian)制，目前，多數熱(re)處理廠或者使(shi)用(yong)(yong)由(you)專業生產廠生產的(de)成(cheng)品基鹽(yan)和調整鹽(yan)，或者使(shi)用(yong)(yong)以尿素、碳(tan)酸鹽(yan)為主的(de)混合鹽(yan)。

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

 這里(li)的基鹽、調整鹽指由專業生產廠將尿(niao)素、碳(tan)酸鹽為主的混(hun)合物(wu)經熔(rong)化后(hou)再(zai)冷卻而獲得的固體塊(kuai)狀(zhuang)或顆粒狀(zhuang)成(cheng)品物(wu)，而不是只將幾種(zhong)原料機械(xie)混(hun)合供(gong)貨的混(hun)合物(wu)。

 a. 基鹽的主要(yao)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(shou)次(ci)熔(rong)鹽(yan)時，將(jiang)基鹽(yan)放入(ru)坩堝內(nei)(nei)，放入(ru)量可(ke)控(kong)制(zhi)在坩堝容量的1/3~1/2,將(jiang)坩堝控(kong)制(zhi)溫(wen)(wen)度(du)設定在（520±10)℃的范圍(wei)，待坩堝內(nei)(nei)基鹽(yan)全部熔(rong)化(hua)后(hou)，再緩(huan)慢放入(ru)其余(yu)基鹽(yan)（添(tian)加的基鹽(yan)不(bu)可(ke)太潮濕和太涼，以防迸濺），直到預定量的基鹽(yan)全部熔(rong)化(hua)，調整鹽(yan)浴(yu)溫(wen)(wen)度(du)達到工藝(yi)要求的溫(wen)(wen)度(du)，并在此(ci)溫(wen)(wen)度(du)空載運行(xing)約4h后(hou)方可(ke)投入(ru)生(sheng)產。

 此(ci)時熔(rong)鹽浴(yu)的CNO-濃度為37%~40%。

C. 鹽浴的(de)調(diao)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(zheng)鹽重量可按下面的經驗公(gong)式計(ji)算

  G=1.15(Y-X) M/100

式中(zhong)：G為需添加的調整鹽重(zhong)量(liang)，kg;

    Y為預(yu)定調整后的鹽浴中CNO-百分數；

   X為調整前鹽(yan)浴中CNO-百分(fen)數；

   M為(wei)鹽浴重量，kg;

（鹽浴比重約為1.75g/cm3)

 例如，坩堝內徑(jing)50cm,熔(rong)鹽深度(du)80cm,則此時熔(rong)鹽重量為：M=1/4×3.14×502×80×1.75=274.75(kg)

調(diao)整(zheng)前鹽浴中的CNO-=33%,即(ji)X=33

設定調整(zheng)后鹽(yan)浴中(zhong)的CNO=36%,即Y=36

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

如果鹽浴中(zhong)的CN-升高了，為降低CN-,可(ke)通入壓(ya)縮空氣，使CN-加速氧化而降低。當然，這(zhe)時鹽浴中(zhong)的CNO-含量(liang)也有升高的變(bian)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

氮碳共滲用(yong)混(hun)合(he)(he)鹽指(zhi)熱(re)(re)處(chu)理(li)廠(chang)自行(xing)采購符合(he)(he)標(biao)準的尿素(su)、碳酸鹽及其他輔助(zhu)用(yong)料，按比例(li)混(hun)合(he)(he)的混(hun)合(he)(he)物料。也有的材料廠(chang)將按比例(li)混(hun)合(he)(he)好(hao)的基鹽、調整鹽未經熔(rong)化(hua)而提供給熱(re)(re)處(chu)理(li)廠(chang)，熱(re)(re)處(chu)理(li)廠(chang)放入爐內熔(rong)化(hua)后使用(yong)。

目前，自行配(pei)制(zhi)的氮碳共滲混合鹽配(pei)方較多(duo)，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(shu)配(pei)(pei)方中(zhong)，（NH2)2CO和Na2CO3為主原(yuan)料，二者(zhe)通過加,熱引起(qi)化(hua)學(xue)反(fan)應，生(sheng)成NaCNO,熔化(hua)時（NH2)2CO比(bi)Na2CO3，損失大一些，前者(zhe)所(suo)占(zhan)比(bi)例(li)比(bi)二者(zhe)平衡(heng)反(fan)應需占(zhan)比(bi)例(li)偏(pian)大。配(pei)(pei)方中(zhong)的(de)(de)(de)KCI和KOH作為輔助用料加入，可(ke)提高鹽浴的(de)(de)(de)流動性(xing)和穩定(ding)性(xing)，也對共(gong)滲層質量產生(sheng)積極的(de)(de)(de)影(ying)響。

 b. 混合鹽的熔化(hua)

 將按比例混合好的鹽(yan)加入坩(gan)堝(guo)，占坩(gan)堝(guo)深度的3/4左(zuo)右，通電升(sheng)溫(wen)，可定(ding)溫(wen)度在480~500℃,待鹽(yan)逐(zhu)(zhu)漸(jian)熔化變成(cheng)液體(ti)，鹽(yan)面(mian)下沉時，再逐(zhu)(zhu)漸(jian)添加其余鹽(yan)，力求保持(chi)原鹽(yan)面(mian)高度，直至預(yu)定(ding)鹽(yan)全部熔化成(cheng)液體(ti)，將溫(wen)度調至540~560℃保持(chi)4h后(hou)，再放工件開始工作。

 這種(zhong)混合(he)散(san)裝鹽的(de)熔化(hua)(hua)比成(cheng)品鹽的(de)熔化(hua)(hua)更麻(ma)煩(fan)，熔化(hua)(hua)過程中有(you)大量的(de)廢氣產(chan)生，對(dui)周圍環境及操(cao)作(zuo)者帶來不利(li)(li)的(de)影響，另外，散(san)裝混合(he)鹽熔化(hua)(hua)時損失大、利(li)(li)用(yong)率低。

 c. 鹽浴的調整

這種鹽(yan)浴的調(diao)整(zheng)相對于成品(pin)鹽(yan)鹽(yan)浴調(diao)整(zheng)比較(jiao)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)尿素調整鹽浴(yu)時要緩(huan)慢加(jia)入，且攪拌鹽浴(yu)，以保證添加(jia)的(de)尿素能充分(fen)發(fa)揮作用(yong)，減少損失。

 為保持鹽(yan)浴(yu)的(de)(de)流動性和穩定性，也(ye)應適當添(tian)(tian)加KCI和KOH。調整鹽(yan)浴(yu)時，可降低鹽(yan)浴(yu)的(de)(de)溫度（500~520℃),待(dai)添(tian)(tian)加物(wu)全部(bu)熔化后，再升(sheng)到(dao)工藝(yi)要求的(de)(de)溫度。

3. 液體氨(an)碳(tan)共(gong)滲工件的預(yu)先處(chu)理

參見本章(zhang)第一節(jie)不銹鋼(gang)氣(qi)體滲(shen)氮零件預先處理(li)的(de)有關內容。

4. 共滲前的生產準備

每爐(lu)應配備檢(jian)查試塊，試塊應與(yu)工件同材質并(bing)經過(guo)相同的工藝程序，表(biao)面粗糙度不大于Ra 0.4μm。

待滲工(gong)件表面不得有脫(tuo)碳層、銹斑、劃痕、尖角、銳邊，表面最好經過加工(gong)。

工件共(gong)滲面共(gong)滲后原則(ze)上不允許(xu)磨削(xue)，必需磨削(xue)時，磨削(xue)量不應大(da)于0.05mm。

共滲工件應選擇合適的工裝，細(xi)長(chang)件應吊(diao)掛。

裝爐前應認(ren)真檢查(cha)設(she)備及(ji)控制裝置(zhi)，保證(zheng)其(qi)完好(hao)。

5. 液體(ti)氮(dan)碳(tan)共(gong)滲(shen)工藝(yi)及操作要點

 液體氮碳(tan)共滲的主(zhu)要工(gong)藝(yi)流程是：工(gong)件清理－裝(zhuang)卡－預熱－共滲處理－冷卻－清洗 烘干 - 浸油。

 ①. 工(gong)件清理

   去(qu)除工件表(biao)面(mian)銹痕、油污，保證工件表(biao)面(mian)清潔。

 ②. 裝卡

   依據工件形狀選(xuan)擇卡(ka)（掛）具，保證(zheng)工件待滲(shen)面不互相接觸，工件擺放均勻(yun)。

 ③. 預熱

   工件人共(gong)滲爐前(qian)，應(ying)經300~350℃溫度(du)預熱，保持時間不少于30min.

 ④. 共滲

  預(yu)熱后的(de)工(gong)(gong)件裝(zhuang)入熔鹽浴(yu)爐內，應保(bao)證工(gong)(gong)件浸人鹽浴(yu)中，工(gong)(gong)件之間保(bao)留空(kong)隙，工(gong)(gong)件裝(zhuang)入量一般控制在鹽浴(yu)重量的(de)30%~40%.

  鹽浴(yu)成分中，CNO-的(de)控(kong)制應根據共滲目的(de)調整選擇：以提(ti)高(gao)減(jian)摩、抗咬死性(xing)(xing)能為(wei)主(zhu)要(yao)目的(de)時(shi)，CNO-最好控(kong)制在(zai)36%~40%之間(jian)；以抗磨損、提(ti)高(gao)耐磨性(xing)(xing)為(wei)主(zhu)要(yao)目的(de)時(shi)，CNO-最好控(kong)制在(zai)32%~36%之間(jian)。通常，CNO-控(kong)制在(zai)34%~38%之間(jian)，各種性(xing)(xing)能均有較好的(de)效果(guo)。

 CNO-含量不足會使滲(shen)層(ceng)深度不夠(gou)、硬度不足；CNO-含量過高，可能引(yin)起滲(shen)層(ceng)表面質量不良(liang)，產生疏(shu)松。

 共(gong)(gong)滲(shen)溫(wen)度(du)；氨碳(tan)共(gong)(gong)滲(shen)在(zai)530~580℃溫(wen)度(du)之(zhi)間(jian)都可(ke)進行，在(zai)實際生產(chan)(chan)時，根據材料種類(lei)、工(gong)件使用功(gong)能(neng)等因(yin)素確定，不銹鋼(gang)液體(ti)氮碳(tan)共(gong)(gong)滲(shen)可(ke)選(xuan)用560~570℃.共(gong)(gong)滲(shen)溫(wen)度(du)太(tai)低(di)，共(gong)(gong)滲(shen)層深度(du)偏淺(qian)，硬度(du)偏低(di)；溫(wen)度(du)太(tai)高，表面可(ke)能(neng)產(chan)(chan)生疏松，溫(wen)度(du)超過600℃,有(you)可(ke)能(neng)因(yin)CN-升高、CNO-下(xia)降使鹽(yan)浴報廢。

 共(gong)滲(shen)(shen)時(shi)間(jian)：隨(sui)(sui)著共(gong)滲(shen)(shen)保(bao)(bao)溫(wen)時(shi)間(jian)的(de)加(jia)(jia)長(chang)，滲(shen)(shen)層深度(du)(du)增加(jia)(jia)，超(chao)過3h后(hou)，化(hua)合物層深度(du)(du)增加(jia)(jia)緩慢(man)，而擴(kuo)散層深度(du)(du)則(ze)呈直線上升。共(gong)滲(shen)(shen)保(bao)(bao)溫(wen)時(shi)間(jian)還(huan)對(dui)滲(shen)(shen)層硬度(du)(du)產生影(ying)響，有試驗表明(ming)，共(gong)滲(shen)(shen)保(bao)(bao)溫(wen)時(shi)間(jian)超(chao)過3h,滲(shen)(shen)層表面硬度(du)(du)有下降的(de)趨勢，且滲(shen)(shen)層硬度(du)(du)峰值隨(sui)(sui)時(shi)間(jian)的(de)加(jia)(jia)長(chang)內移(yi)，說明(ming)共(gong)滲(shen)(shen)時(shi)間(jian)過長(chang)會引(yin)起表面化(hua)合物外層產生疏(shu)松(song)。所(suo)以，不銹鋼氮碳共(gong)滲(shen)(shen)保(bao)(bao)溫(wen)時(shi)間(jian)應依據材料及(ji)工(gong)件的(de)大小，控制(zhi)在60~180min。

 ⑤. 冷卻

  工件(jian)共滲(shen)完成后，出爐冷卻(que)可(ke)采用空冷、油冷、水冷或(huo)氧(yang)化(hua)浴(yu)分級冷卻(que)。

   空(kong)冷(leng)(leng)可保(bao)證工件(jian)有最(zui)小的冷(leng)(leng)卻變形。細長件(jian)、薄刃具(ju)件(jian)、易變形件(jian)常采用(yong)空(kong)冷(leng)(leng)。但空(kong)冷(leng)(leng)時表面易現花斑痕，且表面清理較困難。

  油冷(leng)、水(shui)冷(leng)可使工件表面潔凈，在一定程度(du)上提高(gao)了表面的抗(kang)疲勞性能(neng)，但易(yi)引起冷(leng)卻變(bian)形。

  氧(yang)化(hua)鹽(yan)浴分級冷卻可使工(gong)件表(biao)面生成(cheng)Fe3O4薄膜，并(bing)將從(cong)共滲爐內(nei)帶出的微量氰鹽(yan)氧(yang)化(hua)成(cheng)無(wu)毒物(wu)(wu)，便(bian)于排(pai)放，同(tong)時也可徹底去除附著在工(gong)件表(biao)面的氰化(hua)物(wu)(wu)。

  共滲后采用氧化鹽浴冷卻也是下面談到的QPQ處理的必須工序過程。

 ⑥. 清洗(xi)

  冷卻后的(de)共(gong)滲件應先用熱水煮沸清洗，再(zai)用自來水沖洗，以(yi)去掉(diao)工(gong)件表(biao)面的(de)殘鹽和微量氰(qing)化物。

 ⑦. 烘(hong)干(gan)

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

 ⑧. 浸(jin)油

  烘干(gan)后的工(gong)件(jian)(jian)在(zai)熱機油中浸泡10~15min,以保證工(gong)件(jian)(jian)表面光亮。

6. 液(ye)體氮(dan)碳共滲質量檢查

①. 外(wai)觀(guan)

  共滲(shen)并清洗后的工(gong)件呈深灰(hui)或灰(hui)黑色（不銹鋼或鑄鐵件），盲(mang)孔、狹(xia)縫處不得(de)滯有殘鹽，工(gong)作面(mian)不得(de)有碰傷、劃痕。

②. 硬度

  表面硬(ying)(ying)度(du)用低負荷維氏硬(ying)(ying)度(du)計檢(jian)測(ce)，負荷量可采(cai)用1kg或5kg.檢(jian)測(ce)硬(ying)(ying)度(du)應達(da)到技術要求，并注(zhu)明采(cai)用負荷值，如(ru)HV1或HV5等。

③. 共滲層深度

  化合物層(ceng)及擴散層(ceng)深(shen)度的(de)(de)測量(liang)采用有關標準推薦的(de)(de)腐蝕劑和(he)測量(liang)方法。

 一般用金相法測量(liang)(liang)到針狀氮化(hua)物終了(le)處(chu)即為擴(kuo)散層。碳(tan)鋼件檢查(cha)時可將試塊在300℃保(bao)溫(wen)2小時后測量(liang)(liang)。

 也可采用斷面(mian)硬(ying)度法，即由(you)試樣表(biao)面(mian)向心部(bu)測量顯微(wei)硬(ying)度（負荷(he)100g).由(you)表(biao)面(mian)測至顯微(wei)硬(ying)度比(bi)心部(bu)，即基體硬(ying)度高30~50HV處為滲層部(bu)深度。

④. 滲層脆性（滲層致密度）

 共滲層(ceng)脆性(xing)可參照滲氮脆性(xing)檢(jian)驗方(fang)法和(he)標準(zhun)GB/T11354《鋼鐵零(ling)件(jian)共滲層(ceng)深度測定和(he)金相(xiang)組(zu)織(zhi)檢(jian)驗》。