1. 液體氮碳共滲設備

 液體氮碳共滲設(she)備一般采用(yong)帶有不(bu)銹鋼坩堝的井式(shi)電(dian)爐。坩堝內(nei)鹽(yan)浴溫度(du)波(bo)動范圍不(bu)應大于(yu)±10℃。

 液(ye)體氮碳共滲爐應配備有抽風裝置，能有效地(di)將熔(rong)鹽產生的(de)廢(fei)氣排(pai)出室外。

 除(chu)共滲(shen)爐外，應有配(pei)套的(de)(de)預熱(re)爐，將清洗(xi)后的(de)(de)工(gong)件經過預熱(re)，再裝人共滲(shen)爐，以防止工(gong)件人爐降低鹽(yan)浴(yu)溫度。預熱(re)溫度一般為(wei)150~300℃。

 還應配備熱油(you)浴(yu)(yu)爐(lu)，可(ke)控制(zhi)油(you)溫在100~120℃之間。油(you)浴(yu)(yu)爐(lu)既可(ke)作為共(gong)滲工件(jian)的冷卻(que)，也可(ke)作為零件(jian)共(gong)滲清洗烘干后的浸油(you)處理，以提高工件(jian)的表面質量。

 對于(yu)有更高質(zhi)量(liang)要求的(de)零件，共滲(shen)后可(ke)在350℃左右的(de)氧(yang)化浴(yu)中冷卻，為此，應設置(zhi)氧(yang)化浴(yu)爐。氧(yang)化浴(yu)爐的(de)條件類似于(yu)共滲(shen)爐。

2. 液體氮(dan)碳共滲介質

 由于(yu)毒(du)性較(jiao)大，直(zhi)接使(shi)用(yong)NaCN和(he)KCN已被限制(zhi)，目前，多數熱(re)處理廠(chang)或者使(shi)用(yong)由專業生(sheng)產(chan)(chan)廠(chang)生(sheng)產(chan)(chan)的成品基鹽(yan)和(he)調整鹽(yan)，或者使(shi)用(yong)以(yi)尿(niao)素、碳酸鹽(yan)為(wei)主的混合鹽(yan)。

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

 這里的(de)基鹽(yan)、調(diao)整鹽(yan)指由專業生產(chan)廠將(jiang)尿素、碳(tan)酸鹽(yan)為主的(de)混(hun)合(he)物(wu)經熔化后再冷卻而(er)獲得的(de)固體(ti)塊(kuai)狀或(huo)顆粒狀成品物(wu)，而(er)不是只將(jiang)幾種原料機械混(hun)合(he)供貨的(de)混(hun)合(he)物(wu)。

 a. 基鹽的主要成分為(wei)

 CNO: 38%~41%

 CN: <0.1%

 CO^2-₃:15%~18%

 其余為(wei)以Na+、K+為(wei)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(de)熔化

 首次熔鹽(yan)時(shi)，將(jiang)(jiang)基(ji)(ji)(ji)鹽(yan)放(fang)(fang)入(ru)坩堝(guo)內，放(fang)(fang)入(ru)量(liang)可控(kong)制在(zai)坩堝(guo)容量(liang)的(de)1/3~1/2,將(jiang)(jiang)坩堝(guo)控(kong)制溫(wen)度(du)設定在(zai)（520±10)℃的(de)范圍，待坩堝(guo)內基(ji)(ji)(ji)鹽(yan)全(quan)部(bu)熔化后，再緩慢放(fang)(fang)入(ru)其(qi)余(yu)基(ji)(ji)(ji)鹽(yan)（添加(jia)的(de)基(ji)(ji)(ji)鹽(yan)不可太潮濕(shi)和(he)太涼，以防迸(beng)濺），直到(dao)預定量(liang)的(de)基(ji)(ji)(ji)鹽(yan)全(quan)部(bu)熔化，調整(zheng)鹽(yan)浴溫(wen)度(du)達到(dao)工藝要求的(de)溫(wen)度(du)，并在(zai)此溫(wen)度(du)空(kong)載運行約4h后方可投入(ru)生產。

 此時熔鹽浴(yu)的CNO-濃度為(wei)37%~40%。

C. 鹽浴的調整(zheng)。

 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(an)下面(mian)的經驗公式計算

  G=1.15(Y-X) M/100

式中：G為需添加的調整鹽重量(liang)，kg;

    Y為(wei)預定調整后的鹽浴中(zhong)CNO-百(bai)分數；

   X為調(diao)整前(qian)鹽浴中CNO-百分數(shu)；

   M為鹽浴重(zhong)量，kg;

（鹽浴比重約(yue)為(wei)1.75g/cm3)

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

調(diao)整前鹽浴中的CNO-=33%,即X=33

設定(ding)調整后鹽浴中(zhong)的CNO=36%,即Y=36

則應加調整鹽G=1.15×(36-33)×2745=9.5(g)

如果鹽浴中的(de)(de)CN-升高(gao)了，為(wei)降低CN-,可通(tong)入(ru)壓縮空氣，使CN-加速氧化而降低。當然，這時鹽浴中的(de)(de)CNO-含量也(ye)有升高(gao)的(de)(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)滲用(yong)混合(he)(he)(he)鹽(yan)指(zhi)熱(re)(re)處(chu)理廠(chang)(chang)(chang)自行采(cai)購符合(he)(he)(he)標準的(de)尿素、碳酸鹽(yan)及其他輔助用(yong)料，按比例混合(he)(he)(he)的(de)混合(he)(he)(he)物料。也有的(de)材料廠(chang)(chang)(chang)將按比例混合(he)(he)(he)好(hao)的(de)基鹽(yan)、調整(zheng)鹽(yan)未經熔(rong)化而提供給熱(re)(re)處(chu)理廠(chang)(chang)(chang)，熱(re)(re)處(chu)理廠(chang)(chang)(chang)放入爐內熔(rong)化后使(shi)用(yong)。

目前，自行配(pei)制的氮碳共滲混合鹽配(pei)方較多，這里介紹(shao)其(qi)中一種。

a.配方為

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

 上述配方(fang)中，（NH2)2CO和Na2CO3為主原料，二者(zhe)(zhe)通過加(jia),熱引起化學(xue)反(fan)應，生(sheng)成NaCNO,熔化時（NH2)2CO比Na2CO3，損失大(da)一些，前(qian)者(zhe)(zhe)所占比例比二者(zhe)(zhe)平衡反(fan)應需占比例偏大(da)。配方(fang)中的KCI和KOH作為輔(fu)助用料加(jia)入，可提(ti)高鹽浴的流動性(xing)和穩(wen)定性(xing)，也對共滲層質量產生(sheng)積極的影響。

 b. 混合鹽的熔(rong)化

 將(jiang)按比例混合好(hao)的(de)(de)鹽(yan)加(jia)入坩(gan)堝，占坩(gan)堝深度的(de)(de)3/4左右，通電升溫(wen)，可定(ding)溫(wen)度在480~500℃,待鹽(yan)逐(zhu)(zhu)漸熔化(hua)變成(cheng)液體，鹽(yan)面下沉時，再(zai)逐(zhu)(zhu)漸添(tian)加(jia)其余鹽(yan)，力(li)求保持原鹽(yan)面高度，直至預定(ding)鹽(yan)全部熔化(hua)成(cheng)液體，將(jiang)溫(wen)度調(diao)至540~560℃保持4h后，再(zai)放(fang)工件(jian)開始工作(zuo)。

 這(zhe)種混合散裝(zhuang)鹽的(de)熔(rong)化(hua)(hua)比成品(pin)鹽的(de)熔(rong)化(hua)(hua)更麻(ma)煩，熔(rong)化(hua)(hua)過程中有大(da)量的(de)廢氣(qi)產生，對周(zhou)圍(wei)環(huan)境(jing)及操(cao)作者帶來不(bu)利(li)的(de)影響，另外(wai)，散裝(zhuang)混合鹽熔(rong)化(hua)(hua)時損失(shi)大(da)、利(li)用率低(di)。

 c. 鹽浴的調整(zheng)

這(zhe)種鹽(yan)浴的(de)調整(zheng)相對于成品鹽(yan)鹽(yan)浴調整(zheng)比(bi)較困(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。

 用尿素調整鹽浴(yu)時(shi)要緩慢加(jia)入，且(qie)攪拌鹽浴(yu)，以保(bao)證添加(jia)的尿素能充分發(fa)揮作(zuo)用，減(jian)少損失(shi)。

 為保(bao)持鹽浴(yu)(yu)的(de)流(liu)動(dong)性和穩定性，也應適當添(tian)加(jia)KCI和KOH。調整(zheng)鹽浴(yu)(yu)時，可降低鹽浴(yu)(yu)的(de)溫(wen)度(du)（500~520℃),待添(tian)加(jia)物全部熔(rong)化后，再升到工藝(yi)要求的(de)溫(wen)度(du)。

3. 液體(ti)氨碳共滲工件的(de)預先處理

參見本章第一節不銹鋼(gang)氣體滲氮零件(jian)預先處理(li)的(de)有(you)關內容。

4. 共滲前的生產準備(bei)

每爐應配備檢查試(shi)塊(kuai)，試(shi)塊(kuai)應與工(gong)件同(tong)材質并經過相同(tong)的工(gong)藝程序(xu)，表面粗糙度(du)不大于Ra 0.4μm。

待滲工件(jian)表面不得(de)有脫碳層、銹(xiu)斑、劃痕(hen)、尖角、銳邊，表面最好經過加工。

工件共滲(shen)面共滲(shen)后原(yuan)則上不允許磨(mo)削，必需磨(mo)削時(shi)，磨(mo)削量不應(ying)大于0.05mm。

共滲工(gong)件(jian)應選擇合適(shi)的工(gong)裝，細長件(jian)應吊掛。

裝爐(lu)前(qian)應(ying)認(ren)真檢查設(she)備及控制裝置，保證其完(wan)好。

5. 液體氮碳共滲工藝及操作要點

 液體氮碳共滲的(de)主要工藝流程(cheng)是：工件清理(li)－裝卡－預熱－共滲處理(li)－冷卻－清洗 烘干 - 浸(jin)油。

 ①. 工(gong)件清理

   去除(chu)工(gong)件表(biao)面(mian)(mian)銹痕、油(you)污(wu)，保證工(gong)件表(biao)面(mian)(mian)清潔。

 ②. 裝卡(ka)

   依(yi)據工件形(xing)狀選擇卡（掛）具，保(bao)證(zheng)工件待滲面不互(hu)相(xiang)接觸，工件擺(bai)放均勻。

 ③. 預(yu)熱

   工件(jian)人(ren)共滲(shen)爐(lu)前，應經300~350℃溫度(du)預熱(re)，保持時間不(bu)少于30min.

 ④. 共滲

  預熱(re)后的工(gong)件(jian)裝(zhuang)入(ru)熔鹽(yan)(yan)浴(yu)爐內，應保(bao)證(zheng)工(gong)件(jian)浸人鹽(yan)(yan)浴(yu)中，工(gong)件(jian)之間保(bao)留空隙，工(gong)件(jian)裝(zhuang)入(ru)量一般控制(zhi)在鹽(yan)(yan)浴(yu)重量的30%~40%.

  鹽浴成分中，CNO-的控制(zhi)(zhi)應根(gen)據(ju)共滲(shen)目的調整選擇：以提高(gao)(gao)減摩(mo)、抗咬死性能為主要(yao)目的時(shi)，CNO-最(zui)好(hao)控制(zhi)(zhi)在(zai)36%~40%之間；以抗磨損(sun)、提高(gao)(gao)耐磨性為主要(yao)目的時(shi)，CNO-最(zui)好(hao)控制(zhi)(zhi)在(zai)32%~36%之間。通常(chang)，CNO-控制(zhi)(zhi)在(zai)34%~38%之間，各(ge)種性能均有較好(hao)的效果(guo)。

 CNO-含量不足會使(shi)滲層深度不夠、硬度不足；CNO-含量過高(gao)，可能引起滲層表(biao)面質量不良，產(chan)生(sheng)疏松(song)。

 共(gong)滲溫(wen)度(du)；氨碳(tan)共(gong)滲在530~580℃溫(wen)度(du)之間都可進行，在實際生產(chan)時(shi)，根據材料(liao)種類、工件(jian)使用功(gong)能(neng)等因素確定，不銹鋼液(ye)體氮碳(tan)共(gong)滲可選用560~570℃.共(gong)滲溫(wen)度(du)太低(di)，共(gong)滲層(ceng)深(shen)度(du)偏(pian)淺，硬度(du)偏(pian)低(di)；溫(wen)度(du)太高(gao)(gao)，表(biao)面可能(neng)產(chan)生疏松，溫(wen)度(du)超過600℃,有可能(neng)因CN-升高(gao)(gao)、CNO-下降使鹽浴報(bao)廢。

 共(gong)(gong)(gong)滲(shen)(shen)時(shi)(shi)(shi)間(jian)：隨著共(gong)(gong)(gong)滲(shen)(shen)保(bao)溫(wen)時(shi)(shi)(shi)間(jian)的加(jia)長，滲(shen)(shen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)深度(du)(du)(du)增(zeng)加(jia)，超過3h后，化(hua)合(he)(he)物層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)深度(du)(du)(du)增(zeng)加(jia)緩慢，而擴散層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)深度(du)(du)(du)則呈直線上(shang)升。共(gong)(gong)(gong)滲(shen)(shen)保(bao)溫(wen)時(shi)(shi)(shi)間(jian)還對(dui)滲(shen)(shen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)硬度(du)(du)(du)產生(sheng)影響(xiang)，有試驗表(biao)明(ming)，共(gong)(gong)(gong)滲(shen)(shen)保(bao)溫(wen)時(shi)(shi)(shi)間(jian)超過3h,滲(shen)(shen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)表(biao)面硬度(du)(du)(du)有下降的趨(qu)勢，且(qie)滲(shen)(shen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)硬度(du)(du)(du)峰(feng)值隨時(shi)(shi)(shi)間(jian)的加(jia)長內移，說明(ming)共(gong)(gong)(gong)滲(shen)(shen)時(shi)(shi)(shi)間(jian)過長會引起(qi)表(biao)面化(hua)合(he)(he)物外層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)產生(sheng)疏松。所以，不銹鋼氮(dan)碳共(gong)(gong)(gong)滲(shen)(shen)保(bao)溫(wen)時(shi)(shi)(shi)間(jian)應(ying)依據材(cai)料(liao)及工(gong)件的大小(xiao)，控制在60~180min。

 ⑤. 冷(leng)卻

  工件(jian)共滲完成后，出爐(lu)冷卻可采用(yong)空冷、油(you)冷、水冷或氧化浴分級(ji)冷卻。

   空(kong)冷可保證工件(jian)有最小的冷卻變形。細長件(jian)、薄刃具(ju)件(jian)、易(yi)變形件(jian)常采用空(kong)冷。但空(kong)冷時表面易(yi)現花斑(ban)痕，且表面清理較困難。

  油冷(leng)(leng)、水冷(leng)(leng)可使工件表(biao)面潔凈，在一定(ding)程度上提高了表(biao)面的(de)抗疲勞性能，但易(yi)引起(qi)冷(leng)(leng)卻變形。

  氧化鹽浴(yu)分級冷卻可使工件(jian)表面生成Fe3O4薄膜，并將(jiang)從共滲爐內帶出的微量氰(qing)鹽氧化成無(wu)毒物(wu)，便于排放，同時也可徹底(di)去除(chu)附著在(zai)工件(jian)表面的氰(qing)化物(wu)。

  共滲后(hou)采(cai)用氧化鹽(yan)浴冷卻(que)也(ye)是(shi)下(xia)面(mian)談(tan)到的(de)QPQ處理的(de)必須(xu)工序過程。

 ⑥. 清洗

  冷卻(que)后的(de)共滲件(jian)應先(xian)用(yong)熱水煮(zhu)沸清洗，再用(yong)自來水沖(chong)洗，以(yi)去掉工件(jian)表面的(de)殘(can)鹽和(he)微(wei)量氰化(hua)物。

 ⑦. 烘干

   清洗后的工件最(zui)好在100~200℃溫度下緩(huan)慢烘干。

 ⑧. 浸油(you)

  烘干后的工(gong)件在熱(re)機油中浸(jin)泡10~15min,以保證(zheng)工(gong)件表面光亮。

6. 液體氮碳共滲質量檢查(cha)

①. 外觀

  共滲并清洗后的工件呈深(shen)灰或(huo)灰黑色(se)（不銹鋼或(huo)鑄鐵件），盲孔、狹縫處不得(de)(de)滯有(you)殘鹽，工作(zuo)面不得(de)(de)有(you)碰傷(shang)、劃痕。

②. 硬度

  表面(mian)硬度用(yong)低負荷(he)維(wei)氏硬度計檢測(ce)，負荷(he)量可采用(yong)1kg或5kg.檢測(ce)硬度應達到技術要求，并注明采用(yong)負荷(he)值，如HV1或HV5等(deng)。

③. 共滲層(ceng)深度

  化合物層(ceng)及擴散層(ceng)深度的(de)測(ce)量(liang)采用有(you)關標準(zhun)推薦的(de)腐蝕劑和測(ce)量(liang)方法。

 一般用(yong)金(jin)相法測量到針狀氮化物終了處(chu)即為擴散層。碳(tan)鋼件檢查時(shi)可(ke)將試(shi)塊在300℃保溫2小時(shi)后測量。

 也可采用(yong)斷面硬度(du)(du)法(fa)，即由(you)試樣表(biao)面向心(xin)部(bu)測(ce)量顯微硬度(du)(du)（負荷(he)100g).由(you)表(biao)面測(ce)至顯微硬度(du)(du)比(bi)心(xin)部(bu)，即基體硬度(du)(du)高30~50HV處為滲(shen)層部(bu)深度(du)(du)。

④. 滲層脆性(xing)（滲層致密度）

 共(gong)滲層脆(cui)性可參照滲氮(dan)脆(cui)性檢(jian)驗方法和標準GB/T11354《鋼鐵零件共(gong)滲層深度(du)測定和金相組織檢(jian)驗》。