1. 液(ye)體(ti)氮碳(tan)共滲設備(bei)

 液體氮碳共滲設(she)備(bei)一般采用帶有不銹(xiu)鋼(gang)坩堝的井(jing)式電爐。坩堝內鹽(yan)浴溫度波(bo)動范圍不應(ying)大于±10℃。

 液體氮碳共(gong)滲爐應(ying)配備有(you)抽風裝置，能(neng)有(you)效地將(jiang)熔鹽(yan)產生的廢(fei)氣排出(chu)室外。

 除(chu)共(gong)滲爐(lu)外，應有配套的(de)預熱爐(lu)，將清洗后的(de)工件(jian)(jian)經過(guo)預熱，再裝人共(gong)滲爐(lu)，以(yi)防止工件(jian)(jian)人爐(lu)降(jiang)低鹽浴溫(wen)度。預熱溫(wen)度一般為150~300℃。

 還應配備熱(re)油(you)浴爐，可控制油(you)溫在100~120℃之間。油(you)浴爐既可作為共(gong)滲工(gong)件(jian)的冷(leng)卻，也可作為零件(jian)共(gong)滲清洗(xi)烘(hong)干后的浸油(you)處(chu)理，以提高工(gong)件(jian)的表面質量。

 對于有(you)更(geng)高質量要求(qiu)的(de)(de)零(ling)件(jian)，共(gong)滲后可(ke)在350℃左右(you)的(de)(de)氧化(hua)浴(yu)中(zhong)冷卻，為此，應設(she)置(zhi)氧化(hua)浴(yu)爐。氧化(hua)浴(yu)爐的(de)(de)條件(jian)類似(si)于共(gong)滲爐。

2. 液(ye)體氮碳共滲介(jie)質(zhi)

 由(you)于毒性(xing)較大，直(zhi)接(jie)使(shi)用NaCN和KCN已被限制(zhi)，目前，多(duo)數(shu)熱處理廠或(huo)者使(shi)用由(you)專(zhuan)業生(sheng)產廠生(sheng)產的(de)成品基鹽(yan)和調整(zheng)鹽(yan)，或(huo)者使(shi)用以尿素、碳酸鹽(yan)為主的(de)混合鹽(yan)。

 ①. 成品基(ji)鹽、調整鹽（再生(sheng)鹽）

 這里的(de)(de)(de)基鹽、調整鹽指(zhi)由專業生產廠將尿(niao)素、碳酸鹽為主(zhu)的(de)(de)(de)混(hun)合物經熔化后再冷卻而(er)獲得的(de)(de)(de)固體塊狀或顆(ke)粒狀成(cheng)品物，而(er)不是(shi)只將幾(ji)種原(yuan)料機械混(hun)合供(gong)貨的(de)(de)(de)混(hun)合物。

 a. 基鹽的主(zhu)要成分為

 CNO: 38%~41%

 CN: <0.1%

 CO^2-₃:15%~18%

 其余(yu)為以Na+、K+為主的(de)金屬離(li)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. 基鹽的熔化

 首次熔(rong)鹽(yan)時，將基鹽(yan)放入坩(gan)堝(guo)(guo)內(nei)，放入量可控制在(zai)坩(gan)堝(guo)(guo)容量的1/3~1/2,將坩(gan)堝(guo)(guo)控制溫(wen)度設定(ding)在(zai)（520±10)℃的范圍(wei)，待坩(gan)堝(guo)(guo)內(nei)基鹽(yan)全部(bu)(bu)熔(rong)化(hua)(hua)后，再緩慢放入其余基鹽(yan)（添(tian)加(jia)的基鹽(yan)不可太潮濕和太涼，以防(fang)迸濺），直到(dao)預(yu)定(ding)量的基鹽(yan)全部(bu)(bu)熔(rong)化(hua)(hua)，調整鹽(yan)浴溫(wen)度達到(dao)工(gong)藝要(yao)求的溫(wen)度，并在(zai)此溫(wen)度空載運行約4h后方可投入生產。

 此時熔鹽浴的CNO-濃(nong)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。

添加的(de)調整鹽重量可按下面的(de)經(jing)驗(yan)公式計算

  G=1.15(Y-X) M/100

式中(zhong)：G為需添(tian)加的調整鹽重量，kg;

    Y為(wei)預定(ding)調整后的鹽浴中CNO-百(bai)分(fen)數；

   X為(wei)調整前鹽浴(yu)中CNO-百(bai)分(fen)數；

   M為鹽浴(yu)重(zhong)量，kg;

（鹽浴(yu)比重約(yue)為1.75g/cm3)

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

調整(zheng)前鹽浴中的CNO-=33%,即X=33

設定調整后鹽浴(yu)中的CNO=36%,即Y=36

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

如果(guo)鹽浴(yu)(yu)中的CN-升(sheng)高了，為(wei)降(jiang)低CN-,可(ke)通入壓(ya)縮空氣，使CN-加速(su)氧化而降(jiang)低。當然(ran)，這時(shi)鹽浴(yu)(yu)中的CNO-含量也有升(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(he)鹽

氮碳(tan)共滲用(yong)混(hun)合(he)(he)鹽指熱(re)處理廠自行采購(gou)符合(he)(he)標準的(de)尿素(su)、碳(tan)酸鹽及其他輔助(zhu)用(yong)料，按比例混(hun)合(he)(he)的(de)混(hun)合(he)(he)物料。也有的(de)材料廠將按比例混(hun)合(he)(he)好的(de)基(ji)鹽、調(diao)整(zheng)鹽未經熔化而提供給熱(re)處理廠，熱(re)處理廠放入爐內熔化后使用(yong)。

目(mu)前，自行配(pei)制的氮碳共滲混合鹽配(pei)方較多，這(zhe)里(li)介紹其中一種(zhong)。

a.配方為

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

 上述配(pei)方中，（NH2)2CO和(he)Na2CO3為(wei)主原(yuan)料，二(er)者通過加,熱引起化學反(fan)(fan)應(ying)，生成NaCNO,熔化時（NH2)2CO比(bi)Na2CO3，損(sun)失大一些(xie)，前者所(suo)占比(bi)例比(bi)二(er)者平衡(heng)反(fan)(fan)應(ying)需(xu)占比(bi)例偏大。配(pei)方中的(de)KCI和(he)KOH作為(wei)輔助用料加入，可提高鹽(yan)浴的(de)流動性和(he)穩定性，也對共滲層質量產生積極(ji)的(de)影響。

 b. 混合鹽(yan)的熔化(hua)

 將(jiang)按比例混合好的(de)鹽(yan)(yan)加入坩(gan)堝(guo)，占坩(gan)堝(guo)深度(du)的(de)3/4左右，通(tong)電(dian)升溫(wen)，可定(ding)(ding)溫(wen)度(du)在480~500℃,待鹽(yan)(yan)逐漸熔化(hua)(hua)變(bian)成液(ye)體，鹽(yan)(yan)面下沉時，再(zai)逐漸添(tian)加其余鹽(yan)(yan)，力求保(bao)持原鹽(yan)(yan)面高度(du)，直(zhi)至(zhi)預定(ding)(ding)鹽(yan)(yan)全(quan)部熔化(hua)(hua)成液(ye)體，將(jiang)溫(wen)度(du)調至(zhi)540~560℃保(bao)持4h后，再(zai)放工件開始(shi)工作。

 這種(zhong)混合散裝(zhuang)鹽(yan)的(de)熔(rong)化比成品(pin)鹽(yan)的(de)熔(rong)化更(geng)麻煩(fan)，熔(rong)化過程中有(you)大(da)量的(de)廢(fei)氣產生，對周圍環境及操作者帶來不利的(de)影響，另外，散裝(zhuang)混合鹽(yan)熔(rong)化時(shi)損失(shi)大(da)、利用率低。

 c. 鹽浴的調整(zheng)

這種鹽浴的調整相對于成品(pin)鹽鹽浴調整比較困難(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。

 用尿素調整鹽(yan)浴時要緩慢(man)加入，且(qie)攪拌鹽(yan)浴，以保證(zheng)添(tian)加的尿素能充分發(fa)揮(hui)作用，減(jian)少損失。

 為保持鹽浴的流動性和穩定性，也應適(shi)當添加KCI和KOH。調(diao)整鹽浴時，可(ke)降低鹽浴的溫度(du)（500~520℃),待添加物全部熔化后，再升(sheng)到工(gong)藝要求的溫度(du)。

3. 液體(ti)氨碳共滲(shen)工件的預(yu)先處理(li)

參(can)見本章(zhang)第一節不(bu)銹(xiu)鋼(gang)氣體滲氮零件預先處理的有關(guan)內容。

4. 共滲前的生產準備

每(mei)爐應配備檢查試塊(kuai)，試塊(kuai)應與工(gong)件同材質并經過(guo)相同的(de)工(gong)藝程序，表面粗糙度(du)不大于Ra 0.4μm。

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

工(gong)件共滲(shen)(shen)面共滲(shen)(shen)后原則上不(bu)允許磨(mo)削(xue)，必需磨(mo)削(xue)時，磨(mo)削(xue)量不(bu)應大于0.05mm。

共(gong)滲工(gong)件(jian)應(ying)選(xuan)擇合適的工(gong)裝，細長件(jian)應(ying)吊掛。

裝(zhuang)爐(lu)前應認真檢查設備及控制(zhi)裝(zhuang)置，保證其(qi)完(wan)好。

5. 液(ye)體氮碳共滲工(gong)藝及(ji)操作要(yao)點

 液(ye)體氮碳共滲(shen)的主要(yao)工(gong)藝流程是：工(gong)件(jian)清理－裝卡(ka)－預熱－共滲(shen)處理－冷卻－清洗 烘(hong)干 - 浸油。

 ①. 工件清(qing)理(li)

   去除(chu)工件(jian)表面(mian)(mian)銹(xiu)痕、油(you)污，保(bao)證工件(jian)表面(mian)(mian)清潔。

 ②. 裝(zhuang)卡

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

 ③. 預熱

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

 ④. 共(gong)滲

  預熱后的工(gong)(gong)件裝入(ru)熔(rong)鹽(yan)浴爐內，應保證工(gong)(gong)件浸人鹽(yan)浴中，工(gong)(gong)件之(zhi)間保留空隙，工(gong)(gong)件裝入(ru)量一般控(kong)制在鹽(yan)浴重量的30%~40%.

  鹽浴(yu)成分中，CNO-的控(kong)制應根據(ju)共滲目的調整選擇：以提(ti)高減摩、抗(kang)咬死(si)性(xing)能為(wei)主(zhu)要(yao)(yao)目的時(shi)，CNO-最好(hao)控(kong)制在36%~40%之間(jian)(jian)(jian)；以抗(kang)磨損、提(ti)高耐磨性(xing)為(wei)主(zhu)要(yao)(yao)目的時(shi)，CNO-最好(hao)控(kong)制在32%~36%之間(jian)(jian)(jian)。通常，CNO-控(kong)制在34%~38%之間(jian)(jian)(jian)，各種性(xing)能均有較好(hao)的效果。

 CNO-含(han)量(liang)不(bu)足會使滲層(ceng)深度不(bu)夠、硬度不(bu)足；CNO-含(han)量(liang)過高，可能引起滲層(ceng)表面質量(liang)不(bu)良，產(chan)生(sheng)疏(shu)松。

 共(gong)滲(shen)(shen)溫度(du)；氨碳(tan)共(gong)滲(shen)(shen)在530~580℃溫度(du)之(zhi)間都可進行，在實(shi)際(ji)生產(chan)(chan)時，根據材料種類、工(gong)件(jian)使(shi)用(yong)功能(neng)等(deng)因素(su)確(que)定，不銹鋼液體氮碳(tan)共(gong)滲(shen)(shen)可選用(yong)560~570℃.共(gong)滲(shen)(shen)溫度(du)太低，共(gong)滲(shen)(shen)層深度(du)偏淺，硬度(du)偏低；溫度(du)太高，表面可能(neng)產(chan)(chan)生疏松，溫度(du)超過600℃,有可能(neng)因CN-升(sheng)高、CNO-下降使(shi)鹽浴報廢。

 共(gong)(gong)滲(shen)(shen)時(shi)間：隨著共(gong)(gong)滲(shen)(shen)保溫(wen)時(shi)間的加長(chang)，滲(shen)(shen)層(ceng)深(shen)度(du)增(zeng)加，超過(guo)(guo)(guo)3h后，化(hua)合物層(ceng)深(shen)度(du)增(zeng)加緩慢，而(er)擴散層(ceng)深(shen)度(du)則呈直(zhi)線上升。共(gong)(gong)滲(shen)(shen)保溫(wen)時(shi)間還對滲(shen)(shen)層(ceng)硬(ying)度(du)產生影響(xiang)，有試驗(yan)表明，共(gong)(gong)滲(shen)(shen)保溫(wen)時(shi)間超過(guo)(guo)(guo)3h,滲(shen)(shen)層(ceng)表面硬(ying)度(du)有下降的趨勢，且(qie)滲(shen)(shen)層(ceng)硬(ying)度(du)峰值隨時(shi)間的加長(chang)內移，說明共(gong)(gong)滲(shen)(shen)時(shi)間過(guo)(guo)(guo)長(chang)會引起表面化(hua)合物外(wai)層(ceng)產生疏松(song)。所以，不銹(xiu)鋼(gang)氮碳(tan)共(gong)(gong)滲(shen)(shen)保溫(wen)時(shi)間應依據材料(liao)及工件的大小，控制在60~180min。

 ⑤. 冷卻(que)

  工件共滲完成后，出(chu)爐冷(leng)卻可采(cai)用空冷(leng)、油冷(leng)、水冷(leng)或氧化浴分級冷(leng)卻。

   空冷(leng)(leng)可保證工(gong)件有最小的冷(leng)(leng)卻變(bian)形。細長件、薄(bo)刃具件、易變(bian)形件常(chang)采用空冷(leng)(leng)。但空冷(leng)(leng)時表(biao)面易現(xian)花(hua)斑痕，且表(biao)面清理較困難(nan)。

  油(you)冷(leng)、水冷(leng)可使工件表面潔凈(jing)，在一定程度(du)上提高了(le)表面的(de)抗疲勞性能，但易(yi)引(yin)起冷(leng)卻變形(xing)。

  氧化鹽浴分級(ji)冷卻(que)可使工(gong)件表面(mian)生(sheng)成Fe3O4薄膜(mo)，并將從共(gong)滲爐內(nei)帶出的微量氰(qing)鹽氧化成無毒(du)物，便(bian)于排放，同(tong)時也可徹底(di)去(qu)除附著在工(gong)件表面(mian)的氰(qing)化物。

  共滲后(hou)采用氧化鹽浴冷(leng)卻(que)也是下面談(tan)到的QPQ處(chu)理的必(bi)須工序過程。

 ⑥. 清洗(xi)

  冷卻后的共(gong)滲件應(ying)先用(yong)熱水(shui)煮沸清洗，再用(yong)自來水(shui)沖洗，以(yi)去掉工件表(biao)面(mian)的殘鹽和(he)微量氰化(hua)物。

 ⑦. 烘(hong)干

   清(qing)洗后的(de)工件最好在100~200℃溫度下(xia)緩慢烘干(gan)。

 ⑧. 浸油

  烘干后的工件(jian)在熱機油中浸泡10~15min,以保證工件(jian)表(biao)面光(guang)亮。

6. 液體(ti)氮碳共(gong)滲質量檢查

①. 外觀

  共滲并清(qing)洗(xi)后的工件呈深灰或灰黑色（不(bu)銹鋼或鑄鐵件），盲孔(kong)、狹縫處(chu)不(bu)得(de)滯有殘鹽(yan)，工作面不(bu)得(de)有碰傷、劃(hua)痕(hen)。

②. 硬度

  表面硬度用低負荷(he)維氏硬度計檢測(ce)，負荷(he)量可采(cai)用1kg或5kg.檢測(ce)硬度應達到(dao)技術要求，并注明采(cai)用負荷(he)值，如HV1或HV5等(deng)。

③. 共滲層深度

  化合物層(ceng)及擴散層(ceng)深度(du)的測量采(cai)用有關標準(zhun)推(tui)薦的腐蝕劑和測量方法。

 一般用金相法測量到針狀氮化物終(zhong)了(le)處即(ji)為擴散層。碳鋼件檢查時可將試塊(kuai)在300℃保溫2小時后(hou)測量。

 也可采用斷面(mian)硬度(du)(du)法，即(ji)由試樣(yang)表(biao)面(mian)向心部(bu)測量(liang)顯微(wei)硬度(du)(du)（負荷100g).由表(biao)面(mian)測至顯微(wei)硬度(du)(du)比(bi)心部(bu)，即(ji)基(ji)體硬度(du)(du)高30~50HV處為(wei)滲層部(bu)深度(du)(du)。

④. 滲(shen)層脆性（滲(shen)層致密(mi)度）

 共(gong)滲層(ceng)脆性可(ke)參照滲氮脆性檢(jian)驗(yan)方法和(he)標準GB/T11354《鋼鐵零件共(gong)滲層(ceng)深度(du)測定和(he)金相組織檢(jian)驗(yan)》。