1. 液體氮碳共滲(shen)設備

 液體氮碳(tan)共滲設備一般采用(yong)帶有不銹鋼坩堝的井式(shi)電爐。坩堝內鹽(yan)浴(yu)溫度波(bo)動范圍不應大(da)于±10℃。

 液體氮碳(tan)共滲爐(lu)應配(pei)備有抽風裝置，能有效地將熔鹽產生的廢氣(qi)排出室(shi)外。

 除(chu)共滲爐外，應有(you)配套的預(yu)熱(re)爐，將清洗后的工(gong)件經過預(yu)熱(re)，再裝(zhuang)人(ren)共滲爐，以防止工(gong)件人(ren)爐降低(di)鹽浴溫度(du)。預(yu)熱(re)溫度(du)一(yi)般為(wei)150~300℃。

 還應配備熱油浴(yu)爐，可控制油溫在100~120℃之間。油浴(yu)爐既(ji)可作為共(gong)滲工(gong)件的冷卻，也(ye)可作為零件共(gong)滲清洗烘(hong)干后(hou)的浸油處理，以提高(gao)工(gong)件的表(biao)面(mian)質(zhi)量。

 對(dui)于有更高質量要(yao)求的零件(jian)，共滲(shen)后可在(zai)350℃左右的氧(yang)化浴中(zhong)冷卻，為此，應(ying)設置氧(yang)化浴爐。氧(yang)化浴爐的條件(jian)類似于共滲(shen)爐。

2. 液體氮碳共滲介質

 由于毒性較大(da)，直(zhi)接(jie)使(shi)用(yong)NaCN和(he)(he)KCN已被限制(zhi)，目前，多數熱處理廠或者(zhe)使(shi)用(yong)由專業生產廠生產的成(cheng)品(pin)基鹽(yan)和(he)(he)調整鹽(yan)，或者(zhe)使(shi)用(yong)以尿素、碳酸鹽(yan)為主的混合鹽(yan)。

 ①. 成品基鹽(yan)、調(diao)整(zheng)鹽(yan)（再生鹽(yan)）

 這里的(de)基鹽(yan)、調整鹽(yan)指由專業生產廠將(jiang)尿素、碳酸鹽(yan)為主的(de)混合(he)物經熔化后(hou)再冷卻(que)而(er)獲(huo)得的(de)固體塊狀或(huo)顆(ke)粒狀成(cheng)品物，而(er)不是(shi)只(zhi)將(jiang)幾(ji)種(zhong)原料機(ji)械混合(he)供貨的(de)混合(he)物。

 a. 基鹽的(de)主要成分為

 CNO: 38%~41%

 CN: <0.1%

 CO^2-₃:15%~18%

 其余為(wei)以Na+、K+為(wei)主(zhu)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(de)熔化(hua)

 首次熔(rong)鹽(yan)時，將基(ji)鹽(yan)放(fang)入(ru)坩堝(guo)內，放(fang)入(ru)量(liang)可控(kong)(kong)制在(zai)坩堝(guo)容量(liang)的(de)1/3~1/2,將坩堝(guo)控(kong)(kong)制溫(wen)度設定(ding)在(zai)（520±10)℃的(de)范圍，待坩堝(guo)內基(ji)鹽(yan)全部(bu)熔(rong)化后(hou)，再緩慢放(fang)入(ru)其余基(ji)鹽(yan)（添加(jia)的(de)基(ji)鹽(yan)不可太(tai)潮濕和太(tai)涼，以(yi)防迸濺），直到預定(ding)量(liang)的(de)基(ji)鹽(yan)全部(bu)熔(rong)化，調(diao)整鹽(yan)浴溫(wen)度達到工藝要求的(de)溫(wen)度，并在(zai)此溫(wen)度空載(zai)運行約4h后(hou)方可投入(ru)生(sheng)產。

 此時(shi)熔鹽(yan)浴的CNO-濃(nong)度為37%~40%。

C. 鹽(yan)浴的調(diao)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。

添加的調(diao)整(zheng)鹽(yan)重量(liang)可按下面的經(jing)驗公式(shi)計算(suan)

  G=1.15(Y-X) M/100

式(shi)中：G為需添加(jia)的調整鹽(yan)重量，kg;

    Y為預定調整后的(de)鹽浴中CNO-百分數；

   X為調整前鹽浴(yu)中CNO-百分數；

   M為鹽浴重量(liang)，kg;

（鹽浴比重(zhong)約(yue)為1.75g/cm3)

 例如(ru)，坩堝內徑50cm,熔(rong)鹽深(shen)度(du)80cm,則(ze)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(de)CNO-=33%,即X=33

設定(ding)調整后鹽浴(yu)中的CNO=36%,即Y=36

則應加調整鹽(yan)G=1.15×(36-33)×2745=9.5(g)

如(ru)果鹽(yan)浴(yu)中的(de)CN-升高了，為降低(di)CN-,可通入壓縮空(kong)氣，使CN-加速氧化而降低(di)。當然，這時鹽(yan)浴(yu)中的(de)CNO-含量也(ye)有升高的(de)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

氮碳共滲用混(hun)合(he)(he)鹽(yan)指熱處(chu)理廠(chang)(chang)自行采購(gou)符(fu)合(he)(he)標(biao)準的(de)尿(niao)素、碳酸鹽(yan)及(ji)其他輔(fu)助用料，按(an)比(bi)例混(hun)合(he)(he)的(de)混(hun)合(he)(he)物料。也(ye)有的(de)材(cai)料廠(chang)(chang)將按(an)比(bi)例混(hun)合(he)(he)好的(de)基(ji)鹽(yan)、調(diao)整鹽(yan)未經熔化而提供給(gei)熱處(chu)理廠(chang)(chang)，熱處(chu)理廠(chang)(chang)放入爐(lu)內熔化后使用。

目前，自行(xing)配制(zhi)的(de)氮碳(tan)共(gong)滲混合(he)鹽配方較(jiao)多，這里介紹其(qi)中一種(zhong)。

a.配方(fang)為

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

 上(shang)述配方中，（NH2)2CO和(he)Na2CO3為主原料(liao)，二者(zhe)通過(guo)加,熱引起化學反應，生成NaCNO,熔化時（NH2)2CO比(bi)Na2CO3，損失大(da)一些(xie)，前者(zhe)所占比(bi)例(li)比(bi)二者(zhe)平(ping)衡反應需占比(bi)例(li)偏大(da)。配方中的(de)KCI和(he)KOH作為輔(fu)助用(yong)料(liao)加入，可提高鹽(yan)浴的(de)流動性和(he)穩定(ding)性，也對共滲層(ceng)質量產生積極的(de)影響。

 b. 混合(he)鹽的熔化

 將按比(bi)例混合好的(de)(de)鹽(yan)加(jia)(jia)入坩堝(guo)，占坩堝(guo)深(shen)度(du)(du)的(de)(de)3/4左(zuo)右，通(tong)電升(sheng)溫(wen)(wen)，可定溫(wen)(wen)度(du)(du)在480~500℃,待鹽(yan)逐(zhu)漸熔(rong)化變成液體，鹽(yan)面下沉時，再逐(zhu)漸添加(jia)(jia)其余鹽(yan)，力求保(bao)持原(yuan)鹽(yan)面高(gao)度(du)(du)，直至(zhi)預定鹽(yan)全部熔(rong)化成液體，將溫(wen)(wen)度(du)(du)調(diao)至(zhi)540~560℃保(bao)持4h后(hou)，再放工件開始工作。

 這(zhe)種混(hun)(hun)合(he)散(san)裝鹽的熔化比成品鹽的熔化更麻煩(fan)，熔化過程中有(you)大量的廢氣產生，對(dui)周(zhou)圍環境及操作者帶來不(bu)利的影響，另外，散(san)裝混(hun)(hun)合(he)鹽熔化時(shi)損(sun)失大、利用率低。

 c. 鹽浴的(de)調整

這種鹽浴(yu)的調整相對于成(cheng)品(pin)鹽鹽浴(yu)調整比較困難。

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。

 用尿素(su)調整鹽(yan)浴時要(yao)緩慢加(jia)入(ru)，且(qie)攪(jiao)拌鹽(yan)浴，以保證添加(jia)的尿素(su)能充分發揮作用，減少(shao)損失(shi)。

 為(wei)保持鹽浴的(de)(de)流動性(xing)和穩定性(xing)，也應適當添(tian)加(jia)KCI和KOH。調整(zheng)鹽浴時，可降低鹽浴的(de)(de)溫(wen)度（500~520℃),待添(tian)加(jia)物(wu)全部熔(rong)化后(hou)，再升(sheng)到(dao)工藝要求(qiu)的(de)(de)溫(wen)度。

3. 液體氨碳(tan)共滲工(gong)件的預先處理

參(can)見本章第一節不銹鋼氣(qi)體滲(shen)氮零件預先處理(li)的有關內容(rong)。

4. 共滲前的生產準備

每爐應配備檢查試(shi)塊，試(shi)塊應與工件同材質(zhi)并(bing)經過相同的工藝程序(xu)，表(biao)面粗糙度不大于(yu)Ra 0.4μm。

待滲工(gong)件表面(mian)不得(de)有(you)脫(tuo)碳層、銹斑、劃痕(hen)、尖(jian)角(jiao)、銳邊，表面(mian)最(zui)好(hao)經過加工(gong)。

工件共滲(shen)面共滲(shen)后原則上不允許(xu)磨削，必需磨削時，磨削量不應大于0.05mm。

共滲工件(jian)應選(xuan)擇合適的工裝，細長件(jian)應吊(diao)掛。

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

5. 液體氮碳共滲(shen)工藝及操作(zuo)要點(dian)

 液體氮(dan)碳(tan)共滲(shen)(shen)的主要工藝流(liu)程是：工件清(qing)理－裝卡－預熱(re)－共滲(shen)(shen)處理－冷卻－清(qing)洗 烘干 - 浸(jin)油(you)。

 ①. 工件清理

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

 ②. 裝卡(ka)

   依據工(gong)(gong)件(jian)形狀選擇卡(ka)（掛）具，保證工(gong)(gong)件(jian)待滲(shen)面(mian)不互相接觸，工(gong)(gong)件(jian)擺放均勻。

 ③. 預熱

   工件人共滲爐前，應(ying)經300~350℃溫度預熱，保持(chi)時間不(bu)少于(yu)30min.

 ④. 共(gong)滲

  預熱后的(de)工(gong)(gong)件裝(zhuang)入熔(rong)鹽浴(yu)爐內(nei)，應保證工(gong)(gong)件浸(jin)人(ren)鹽浴(yu)中，工(gong)(gong)件之間(jian)保留空隙，工(gong)(gong)件裝(zhuang)入量一般控制在(zai)鹽浴(yu)重(zhong)量的(de)30%~40%.

  鹽浴成分中，CNO-的(de)控(kong)制應根(gen)據共滲目的(de)調(diao)整選擇：以(yi)(yi)提高(gao)減摩、抗(kang)咬(yao)死性能(neng)為(wei)主要目的(de)時(shi)，CNO-最(zui)好(hao)控(kong)制在(zai)36%~40%之(zhi)間；以(yi)(yi)抗(kang)磨損、提高(gao)耐(nai)磨性為(wei)主要目的(de)時(shi)，CNO-最(zui)好(hao)控(kong)制在(zai)32%~36%之(zhi)間。通常，CNO-控(kong)制在(zai)34%~38%之(zhi)間，各種性能(neng)均有較(jiao)好(hao)的(de)效(xiao)果。

 CNO-含量(liang)(liang)不(bu)(bu)足(zu)會使滲層深度不(bu)(bu)夠、硬度不(bu)(bu)足(zu)；CNO-含量(liang)(liang)過高，可能引起滲層表面質量(liang)(liang)不(bu)(bu)良，產生疏松。

 共(gong)(gong)滲(shen)溫(wen)度(du)；氨碳共(gong)(gong)滲(shen)在530~580℃溫(wen)度(du)之間都(dou)可(ke)進行(xing)，在實際生產(chan)時(shi)，根據(ju)材(cai)料種類、工件使(shi)用功能等因素確定，不(bu)銹鋼液(ye)體(ti)氮碳共(gong)(gong)滲(shen)可(ke)選用560~570℃.共(gong)(gong)滲(shen)溫(wen)度(du)太低，共(gong)(gong)滲(shen)層深度(du)偏淺，硬度(du)偏低；溫(wen)度(du)太高(gao)，表面可(ke)能產(chan)生疏松，溫(wen)度(du)超(chao)過600℃,有(you)可(ke)能因CN-升高(gao)、CNO-下(xia)降使(shi)鹽浴報廢。

 共(gong)滲(shen)時間(jian)(jian)：隨著共(gong)滲(shen)保溫(wen)時間(jian)(jian)的加(jia)長，滲(shen)層(ceng)深度(du)增(zeng)加(jia)，超過(guo)3h后(hou)，化(hua)合物(wu)層(ceng)深度(du)增(zeng)加(jia)緩慢，而擴散(san)層(ceng)深度(du)則(ze)呈(cheng)直線上升。共(gong)滲(shen)保溫(wen)時間(jian)(jian)還對滲(shen)層(ceng)硬度(du)產生(sheng)影(ying)響，有試驗(yan)表(biao)(biao)明，共(gong)滲(shen)保溫(wen)時間(jian)(jian)超過(guo)3h,滲(shen)層(ceng)表(biao)(biao)面(mian)硬度(du)有下(xia)降的趨勢(shi)，且滲(shen)層(ceng)硬度(du)峰值(zhi)隨時間(jian)(jian)的加(jia)長內移，說明共(gong)滲(shen)時間(jian)(jian)過(guo)長會引起表(biao)(biao)面(mian)化(hua)合物(wu)外層(ceng)產生(sheng)疏松。所以，不銹鋼氮碳共(gong)滲(shen)保溫(wen)時間(jian)(jian)應依據材(cai)料(liao)及工(gong)件的大(da)小，控(kong)制在60~180min。

 ⑤. 冷卻(que)

  工件共(gong)滲完成后，出爐冷(leng)卻可采用空冷(leng)、油冷(leng)、水冷(leng)或氧化浴分(fen)級冷(leng)卻。

   空冷可保證工件有最小的(de)冷卻變形。細(xi)長件、薄刃具件、易變形件常采用空冷。但(dan)空冷時表面易現(xian)花斑(ban)痕，且表面清理較困難。

  油冷(leng)、水冷(leng)可(ke)使工(gong)件(jian)表面(mian)潔(jie)凈(jing)，在一(yi)定程(cheng)度上提高了表面(mian)的抗(kang)疲勞性能，但(dan)易引起冷(leng)卻變形。

  氧化(hua)鹽(yan)浴分級冷卻可使工件表面生(sheng)成(cheng)Fe3O4薄膜(mo)，并將從共滲爐內帶(dai)出的微量氰鹽(yan)氧化(hua)成(cheng)無毒物，便于排放，同(tong)時也(ye)可徹底去除附(fu)著在工件表面的氰化(hua)物。

  共滲后采用(yong)氧化鹽浴冷卻(que)也是(shi)下面談(tan)到的QPQ處理的必須工序過程。

 ⑥. 清洗

  冷卻后的(de)(de)共滲件應先用熱(re)水(shui)煮(zhu)沸清洗(xi)(xi)，再用自(zi)來(lai)水(shui)沖洗(xi)(xi)，以去掉工件表面的(de)(de)殘鹽和微(wei)量(liang)氰化物。

 ⑦. 烘干

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

 ⑧. 浸油

  烘干后的工件在(zai)熱機(ji)油中浸泡10~15min,以保證工件表面光亮。

6. 液(ye)體氮(dan)碳共滲(shen)質量檢查

①. 外觀(guan)

  共滲(shen)并清(qing)洗(xi)后的工件呈深(shen)灰(hui)(hui)或灰(hui)(hui)黑(hei)色（不銹鋼或鑄鐵件），盲孔、狹縫處(chu)不得滯(zhi)有殘鹽，工作面不得有碰傷、劃(hua)痕。

②. 硬(ying)度

  表面硬(ying)度用低負(fu)荷(he)維氏硬(ying)度計檢測(ce)，負(fu)荷(he)量可采(cai)用1kg或(huo)5kg.檢測(ce)硬(ying)度應達到技術(shu)要求，并注明(ming)采(cai)用負(fu)荷(he)值，如HV1或(huo)HV5等。

③. 共滲層深度

  化合物層(ceng)及擴(kuo)散層(ceng)深(shen)度的測(ce)量采(cai)用有關標(biao)準推薦(jian)的腐蝕劑和測(ce)量方法。

 一般用金相(xiang)法測(ce)量到針(zhen)狀(zhuang)氮(dan)化(hua)物終了處即為擴(kuo)散(san)層。碳(tan)鋼(gang)件檢查時(shi)可將試(shi)塊在300℃保溫(wen)2小(xiao)時(shi)后測(ce)量。

 也可(ke)采用斷面(mian)硬度(du)法，即由試樣表(biao)面(mian)向(xiang)心部測(ce)量(liang)顯(xian)微硬度(du)（負(fu)荷100g).由表(biao)面(mian)測(ce)至顯(xian)微硬度(du)比(bi)心部，即基體硬度(du)高30~50HV處(chu)為滲(shen)層部深(shen)度(du)。

④. 滲層脆性（滲層致密度）

 共(gong)滲(shen)層脆性可參(can)照滲(shen)氮(dan)脆性檢(jian)驗(yan)方法和標準GB/T11354《鋼鐵(tie)零件共(gong)滲(shen)層深(shen)度測定和金相(xiang)組織檢(jian)驗(yan)》。