不銹鋼的碳氮共滲是指在零件表層同時滲入碳、氮的熱處(chu)理工藝。與單一滲碳相比，碳氮共滲有許多特點，如碳氮共滲溫度較滲碳溫度低，因而滲碳過程中奧氏體晶粒較細小，共滲后一般可直接淬火。因此，簡化了生產工序，節約了能源，并減少了零件的變形。
根據所(suo)用(yong)介質的(de)(de)物理(li)(li)狀況(kuang)不(bu)(bu)同，碳(tan)(tan)(tan)氮(dan)(dan)共(gong)滲(shen)(shen)(shen)可(ke)以分為(wei)(wei)氣體(ti)碳(tan)(tan)(tan)氮(dan)(dan)共(gong)滲(shen)(shen)(shen)、液體(ti)碳(tan)(tan)(tan)氮(dan)(dan)共(gong)滲(shen)(shen)(shen)和(he)(he)固體(ti)碳(tan)(tan)(tan)氮(dan)(dan)共(gong)滲(shen)(shen)(shen)三種。根據共(gong)滲(shen)(shen)(shen)溫(wen)度(du)的(de)(de)不(bu)(bu)同，又可(ke)分為(wei)(wei)低(di)(di)溫(wen)（500～600℃）、中溫(wen)（750～850℃）和(he)(he)高(gao)溫(wen)（900～950℃）碳(tan)(tan)(tan)氮(dan)(dan)共(gong)滲(shen)(shen)(shen)三種。其中，低(di)(di)溫(wen)碳(tan)(tan)(tan)氮(dan)(dan)共(gong)滲(shen)(shen)(shen)即目前廣泛(fan)應(ying)用(yong)的(de)(de)軟滲(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)法，其表(biao)層主要以滲(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)為(wei)(wei)主，用(yong)以提高(gao)零(ling)件的(de)(de)表(biao)面耐磨性(xing)和(he)(he)抗咬合(he)性(xing)；中溫(wen)碳(tan)(tan)(tan)氮(dan)(dan)共(gong)滲(shen)(shen)(shen)，其目的(de)(de)與滲(shen)(shen)(shen)碳(tan)(tan)(tan)相(xiang)似，主要是(shi)提高(gao)零(ling)件的(de)(de)表(biao)面硬度(du)和(he)(he)耐磨性(xing)，與滲(shen)(shen)(shen)碳(tan)(tan)(tan)零(ling)件相(xiang)比，將使零(ling)件具有(you)更好的(de)(de)耐磨性(xing)和(he)(he)抗疲勞性(xing)能；高(gao)溫(wen)碳(tan)(tan)(tan)氮(dan)(dan)共(gong)滲(shen)(shen)(shen)，以滲(shen)(shen)(shen)碳(tan)(tan)(tan)為(wei)(wei)主。我國的(de)(de)熱處理(li)(li)廠(chang)家，以中溫(wen)氣體(ti)碳(tan)(tan)(tan)氮(dan)(dan)共(gong)滲(shen)(shen)(shen)和(he)(he)低(di)(di)溫(wen)氮(dan)(dan)碳(tan)(tan)(tan)共(gong)滲(shen)(shen)(shen)應(ying)用(yong)較廣泛(fan)。
一、中溫氣體碳氮(dan)共滲(shen)
氣(qi)(qi)體(ti)(ti)碳氮(dan)共滲(shen)(shen)的介質(zhi)實際上(shang)是滲(shen)(shen)碳和(he)(he)滲(shen)(shen)氮(dan)用的混合(he)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)。目前(qian)，在熱處(chu)理(li)生產(chan)中常(chang)用的方法是在井(jing)式氣(qi)(qi)體(ti)(ti)滲(shen)(shen)碳爐(lu)中滴入煤油，使其(qi)熱分解出滲(shen)(shen)碳氣(qi)(qi)體(ti)(ti)，同(tong)時向爐(lu)中通入滲(shen)(shen)氮(dan)所用的氨氣(qi)(qi)。在共滲(shen)(shen)溫度下(xia)，煤氣(qi)(qi)與氨氣(qi)(qi)除了單獨進(jin)行滲(shen)(shen)碳和(he)(he)滲(shen)(shen)氮(dan)作用外，它們之(zhi)間還可以發生化學反應產(chan)生活(huo)性碳和(he)(he)氮(dan)原子(zi)，從而(er)促進(jin)了共滲(shen)(shen)處(chu)理(li)。其(qi)反應如下(xia)：
NH3+CO→HCN+H2O;
NH3+CH4→HCN+3H2;
2HCN→H2+2[C]+2[N]。
共(gong)滲(shen)介質中氨(an)氣所占比(bi)例(li)(li)對(dui)共(gong)滲(shen)層(ceng)的碳氮(dan)濃度、相組成(cheng)以(yi)及(ji)滲(shen)層(ceng)深度均有影響。氨(an)量(liang)增加，滲(shen)層(ceng)氮(dan)含量(liang)提高，碳含量(liang)降低(di)。因(yin)而應根據零(ling)件(jian)鋼種、對(dui)滲(shen)層(ceng)組織和(he)性能的要求(qiu)以(yi)及(ji)共(gong)滲(shen)溫度等來確定(ding)氨(an)氣比(bi)例(li)(li)。
此外，有(you)的工廠采(cai)用(yong)滲(shen)碳富化氣(qi)（甲烷、丙烷、城(cheng)市煤氣(qi)等）加氨、三(san)乙醇胺、丙酮加甲醇加尿素等作為共滲(shen)劑(ji)。
碳氮(dan)(dan)共滲(shen)溫度(du)隨鋼種而異，一般(ban)在820～870℃內(nei)選擇。碳氮(dan)(dan)共滲(shen)時間取(qu)決于滲(shen)層(ceng)深度(du)、共滲(shen)溫度(du)、共滲(shen)介(jie)質及鋼的化學(xue)成(cheng)分。
氣體碳氮共滲的主要特點是：
1. 氣(qi)體碳氮共(gong)(gong)滲(shen)的(de)力學性能(neng)兼顧滲(shen)碳層(ceng)和滲(shen)氮層(ceng)的(de)優(you)點。與滲(shen)碳層(ceng)相比，表(biao)面硬度更高、耐(nai)磨性好，同時還(huan)具有一定的(de)耐(nai)蝕性，以及由于共(gong)(gong)滲(shen)層(ceng)存在(zai)殘(can)留壓(ya)應力而提高了(le)鋼的(de)疲勞(lao)極(ji)限(xian)；與滲(shen)氮層(ceng)相比，共(gong)(gong)滲(shen)層(ceng)深度深，表(biao)面脆性小。
2. 由(you)于氮的滲入提高(gao)了滲層的淬透(tou)性，共滲后可用(yong)較滲碳溫度低及較緩的冷卻介質淬火，減少(shao)了零件(jian)的變形，而且奧氏體(ti)晶粒比滲碳細，提高(gao)了零件(jian)的心部韌性。
氣(qi)體碳(tan)氮(dan)共(gong)滲速(su)(su)度大(da)于單(dan)獨(du)滲碳(tan)和單(dan)獨(du)滲氮(dan)的速(su)(su)度，縮短(duan)了生(sheng)產周期。
滲碳和碳氮共滲對于一般的不銹鋼(gang)（以防蝕為主的不銹鋼）來說，增加了鋼表面的碳含量，因此會降低鋼的耐蝕性；只有在少數情況下，例如模具、滾動軸承、彈簧和刀具等產品，由于其表面要求高硬度和高的耐磨性，基體要求具有良好韌性的馬氏體不銹(xiu)鋼，方可進行滲碳和碳氮共滲熱處理。
二、低溫氮(dan)(dan)碳共(gong)滲（軟滲氮(dan)(dan)）
低(di)溫氮碳(tan)(tan)共滲是在含有活性碳(tan)(tan)、氮原(yuan)子的介質中同時滲入氮和碳(tan)(tan)，并(bing)以滲氮為(wei)主(zhu)的熱處理工藝。
氮碳(tan)共滲(shen)不(bu)但賦于工件(jian)(jian)耐(nai)磨損(sun)、耐(nai)疲(pi)勞、抗咬合(he)和(he)擦傷(shang)的(de)(de)性能，以及處理溫度低、時間短(duan)、變形小的(de)(de)特(te)點，而且不(bu)受鋼(gang)(gang)(gang)種限(xian)制，適(shi)于碳(tan)素鋼(gang)(gang)(gang)、合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)、不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)鑄鐵(tie)及粉(fen)末(mo)冶金(jin)(jin)等材料。已(yi)普(pu)遍在(zai)模具、量具、刃(ren)具以及耐(nai)磨零件(jian)(jian)中(zhong)使用，并獲得了(le)良好的(de)(de)效果。在(zai)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)零件(jian)(jian)進(jin)行軟滲(shen)氮時，在(zai)溶劑中(zhong)加(jia)入(ru)四氯化碳(tan)，可加(jia)速鈍化膜的(de)(de)破壞(huai)，縮短(duan)共滲(shen)時間。
氣體氮碳(tan)共滲的工藝參數是其(qi)溫度、時間以及滲入介質(zhi)的活性和加(jia)入量，同樣是根據零件的技(ji)術要求來選擇。
軟(ruan)滲(shen)氮的溫度(du)(du)通(tong)常(chang)為530～580℃，在570℃左(zuo)右氮在α相中具有最大(da)溶解度(du)(du)。對于高鉻不銹鋼和(he)(he)高速鋼而言，為保持工件的整(zheng)體(ti)強度(du)(du)和(he)(he)紅(hong)硬性，軟(ruan)滲(shen)氮溫度(du)(du)不能超過其(qi)回火溫度(du)(du)。
軟(ruan)滲氮(dan)時間為1～6h。軟(ruan)滲氮(dan)后的(de)工件(jian)一(yi)般采用快冷(leng)（油冷(leng)）。快冷(leng)不僅使(shi)滲氮(dan)件(jian)表面(mian)色(se)澤好，而且能進一(yi)步提高零(ling)件(jian)的(de)疲(pi)勞強度(du)。對于變形要求小(xiao)的(de)工件(jian)，軟(ruan)滲氮(dan)后應(ying)當緩冷(leng)。目前，熱(re)處理(li)廠氣體軟(ruan)滲氮(dan)的(de)介質主要是(shi)：50％氨氣＋50％+50%吸熱(re)型(xing)氣體。
