1. 液(ye)體氮碳共滲設備

 液體氮(dan)碳共滲設備(bei)一(yi)般采用帶有不(bu)銹鋼坩堝的井式電爐。坩堝內鹽浴(yu)溫度波(bo)動(dong)范圍不(bu)應大于±10℃。

 液(ye)體氮碳(tan)共滲爐應配備有抽(chou)風裝(zhuang)置，能有效地將熔鹽產生(sheng)的(de)廢(fei)氣排出室外。

 除共滲爐外，應有配套的預(yu)熱(re)爐，將清洗后的工件(jian)經過預(yu)熱(re)，再裝人(ren)共滲爐，以防止工件(jian)人(ren)爐降低(di)鹽浴溫度(du)。預(yu)熱(re)溫度(du)一般為150~300℃。

 還應配備熱油浴(yu)爐，可(ke)控制油溫在(zai)100~120℃之(zhi)間(jian)。油浴(yu)爐既可(ke)作為共(gong)滲(shen)工件的(de)冷卻，也可(ke)作為零件共(gong)滲(shen)清洗烘干(gan)后的(de)浸油處理，以提高(gao)工件的(de)表面質量(liang)。

 對于有更高質(zhi)量要求(qiu)的(de)(de)零件，共滲(shen)后(hou)可(ke)在350℃左(zuo)右的(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)浴(yu)中冷卻，為此，應設置氧(yang)(yang)化(hua)浴(yu)爐。氧(yang)(yang)化(hua)浴(yu)爐的(de)(de)條件類似于共滲(shen)爐。

2. 液體氮碳共滲介質

 由(you)于(yu)毒性(xing)較大，直接使(shi)用NaCN和KCN已(yi)被限(xian)制，目前，多數熱(re)處理廠或者使(shi)用由(you)專業(ye)生產廠生產的成(cheng)品(pin)基鹽(yan)(yan)和調整(zheng)鹽(yan)(yan)，或者使(shi)用以尿素、碳酸(suan)鹽(yan)(yan)為主的混合鹽(yan)(yan)。

 ①. 成品基(ji)鹽、調整(zheng)鹽（再生鹽）

 這里的基鹽、調整鹽指由專(zhuan)業生產廠將(jiang)尿素、碳酸鹽為主的混(hun)合(he)(he)物經熔(rong)化后再冷卻而獲得的固體塊(kuai)狀(zhuang)或顆粒狀(zhuang)成品物，而不是只將(jiang)幾種(zhong)原料(liao)機械混(hun)合(he)(he)供(gong)貨的混(hun)合(he)(he)物。

 a. 基鹽的主(zhu)要成分為(wei)

 CNO: 38%~41%

 CN: <0.1%

 CO^2-₃:15%~18%

 其(qi)余為(wei)以Na+、K+為(wei)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. 基鹽(yan)的熔化

 首次熔鹽(yan)(yan)時，將基(ji)鹽(yan)(yan)放(fang)入(ru)(ru)坩堝內，放(fang)入(ru)(ru)量可(ke)(ke)控(kong)制在坩堝容量的(de)1/3~1/2,將坩堝控(kong)制溫度設定(ding)在（520±10)℃的(de)范(fan)圍，待坩堝內基(ji)鹽(yan)(yan)全(quan)部熔化后，再緩慢放(fang)入(ru)(ru)其余基(ji)鹽(yan)(yan)（添(tian)加的(de)基(ji)鹽(yan)(yan)不可(ke)(ke)太(tai)潮濕和(he)太(tai)涼，以防迸濺(jian)），直到(dao)預定(ding)量的(de)基(ji)鹽(yan)(yan)全(quan)部熔化，調整鹽(yan)(yan)浴(yu)溫度達到(dao)工藝要(yao)求的(de)溫度，并(bing)在此(ci)溫度空載運行約(yue)4h后方可(ke)(ke)投入(ru)(ru)生產。

 此時熔鹽(yan)浴的(de)CNO-濃度為37%~40%。

C. 鹽(yan)浴的(de)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(tian)加(jia)的(de)調整鹽重量(liang)可按下面的(de)經(jing)驗公式計算

  G=1.15(Y-X) M/100

式中：G為需添加的調整(zheng)鹽重量，kg;

    Y為預定調整后的(de)鹽浴中CNO-百分數；

   X為(wei)調整(zheng)前鹽浴中(zhong)CNO-百分數；

   M為(wei)鹽浴(yu)重量，kg;

（鹽(yan)浴比重約為1.75g/cm3)

 例(li)如，坩堝內徑(jing)50cm,熔鹽(yan)深度80cm,則(ze)此(ci)時(shi)熔鹽(yan)重量為：M=1/4×3.14×502×80×1.75=274.75(kg)

調整前(qian)鹽浴中(zhong)的CNO-=33%,即X=33

設(she)定調整后鹽浴中(zhong)的CNO=36%,即Y=36

則應(ying)加(jia)調整鹽G=1.15×(36-33)×2745=9.5(g)

如果鹽(yan)浴(yu)中(zhong)的(de)CN-升高了，為降(jiang)低(di)CN-,可通(tong)入壓縮空(kong)氣，使CN-加速氧(yang)化而降(jiang)低(di)。當然，這時鹽(yan)浴(yu)中(zhong)的(de)CNO-含(han)量(liang)也(ye)有升高的(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. 混合鹽

氮碳共滲用混(hun)合(he)鹽指熱處(chu)理廠(chang)自(zi)行采購(gou)符合(he)標準的(de)(de)尿素、碳酸鹽及其他輔助用料，按比例混(hun)合(he)的(de)(de)混(hun)合(he)物料。也有的(de)(de)材料廠(chang)將按比例混(hun)合(he)好(hao)的(de)(de)基鹽、調整鹽未經熔化而提供給熱處(chu)理廠(chang)，熱處(chu)理廠(chang)放入爐內(nei)熔化后使用。

目前，自行(xing)配制的(de)氮(dan)碳共滲混合鹽配方較(jiao)多，這里介紹其中一(yi)種。

a.配方為

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

 上(shang)述(shu)配方(fang)中(zhong)，（NH2)2CO和(he)Na2CO3為主原料(liao)，二者(zhe)通過加,熱引起(qi)化學(xue)反應(ying)，生成NaCNO,熔化時（NH2)2CO比Na2CO3，損失大一些，前者(zhe)所占比例比二者(zhe)平衡反應(ying)需占比例偏大。配方(fang)中(zhong)的KCI和(he)KOH作為輔助用料(liao)加入，可(ke)提(ti)高鹽浴的流動性和(he)穩定性，也對共(gong)滲層質量產生積極的影(ying)響。

 b. 混合鹽的(de)熔化

 將按比(bi)例(li)混合好的(de)(de)鹽(yan)加入(ru)坩堝，占坩堝深(shen)度的(de)(de)3/4左右(you)，通(tong)電(dian)升溫，可定溫度在480~500℃,待鹽(yan)逐漸熔化變成(cheng)(cheng)液(ye)體，鹽(yan)面下沉時(shi)，再逐漸添(tian)加其余鹽(yan)，力求保(bao)持(chi)原鹽(yan)面高(gao)度，直至預定鹽(yan)全(quan)部熔化成(cheng)(cheng)液(ye)體，將溫度調至540~560℃保(bao)持(chi)4h后，再放工(gong)(gong)件開(kai)始工(gong)(gong)作。

 這種(zhong)混合散裝鹽的熔(rong)化(hua)比成品鹽的熔(rong)化(hua)更麻煩，熔(rong)化(hua)過程(cheng)中有大量的廢氣產(chan)生(sheng)，對周圍環(huan)境及操作者帶(dai)來不利(li)的影響(xiang)，另外，散裝混合鹽熔(rong)化(hua)時損失大、利(li)用(yong)率低。

 c. 鹽浴的調(diao)整

這種鹽(yan)(yan)浴(yu)的調(diao)整相對于成品鹽(yan)(yan)鹽(yan)(yan)浴(yu)調(diao)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(yong)(yong)尿(niao)素(su)調整(zheng)鹽浴(yu)時要緩(huan)慢(man)加(jia)入，且攪(jiao)拌鹽浴(yu)，以保證添加(jia)的尿(niao)素(su)能充分發揮(hui)作用(yong)(yong)，減(jian)少損失。

 為保持鹽浴的流動性和穩定(ding)性，也(ye)應適當添加KCI和KOH。調整鹽浴時(shi)，可降低(di)鹽浴的溫度（500~520℃),待添加物全部熔化后，再升到工(gong)藝要求的溫度。

3. 液體氨碳共滲工件的預先處理

參見本章第一節不(bu)銹鋼(gang)氣(qi)體滲(shen)氮零件預先處理(li)的有關(guan)內容。

4. 共滲(shen)前(qian)的生產準備

每(mei)爐應配備檢查試塊，試塊應與工件同材質并(bing)經過相同的工藝程(cheng)序，表面粗糙度不大于Ra 0.4μm。

待滲工件表面(mian)不得有脫碳層、銹(xiu)斑、劃痕、尖角(jiao)、銳邊，表面(mian)最好經過加工。

工(gong)件共(gong)(gong)滲面共(gong)(gong)滲后原則(ze)上不允許磨削(xue)，必需磨削(xue)時(shi)，磨削(xue)量(liang)不應大于0.05mm。

共滲工件(jian)(jian)應(ying)選(xuan)擇合適的工裝(zhuang)，細長件(jian)(jian)應(ying)吊掛。

裝(zhuang)爐(lu)前應認(ren)真檢(jian)查設備及(ji)控(kong)制裝(zhuang)置，保(bao)證(zheng)其(qi)完好。

5. 液體氮碳共(gong)滲(shen)工藝及(ji)操作要(yao)點

 液(ye)體氮碳共滲的主(zhu)要工(gong)藝流程是：工(gong)件清理－裝(zhuang)卡－預熱－共滲處理－冷(leng)卻－清洗 烘干 - 浸油。

 ①. 工件清理

   去除工(gong)件(jian)表面銹痕、油污，保證(zheng)工(gong)件(jian)表面清潔。

 ②. 裝卡

   依據(ju)工件(jian)形狀選擇卡（掛(gua)）具，保(bao)證工件(jian)待滲面不互相(xiang)接觸，工件(jian)擺放均勻。

 ③. 預熱

   工件人共滲爐(lu)前，應經300~350℃溫度預熱，保持時間不(bu)少于30min.

 ④. 共滲

  預熱后的工(gong)件(jian)裝入熔(rong)鹽浴(yu)爐(lu)內，應保(bao)證工(gong)件(jian)浸人鹽浴(yu)中，工(gong)件(jian)之(zhi)間保(bao)留空隙，工(gong)件(jian)裝入量一般控(kong)制在鹽浴(yu)重(zhong)量的30%~40%.

  鹽浴成分中，CNO-的控(kong)制應(ying)根據共滲目的調整(zheng)選擇：以(yi)提(ti)高(gao)減摩(mo)、抗(kang)咬(yao)死性(xing)(xing)能(neng)為主要目的時(shi)，CNO-最好控(kong)制在36%~40%之間；以(yi)抗(kang)磨損、提(ti)高(gao)耐(nai)磨性(xing)(xing)為主要目的時(shi)，CNO-最好控(kong)制在32%~36%之間。通常，CNO-控(kong)制在34%~38%之間，各種(zhong)性(xing)(xing)能(neng)均有較好的效(xiao)果(guo)。

 CNO-含(han)量不足會使(shi)滲(shen)層(ceng)(ceng)深度不夠、硬度不足；CNO-含(han)量過(guo)高，可能引起滲(shen)層(ceng)(ceng)表面(mian)質(zhi)量不良，產生(sheng)疏松。

 共(gong)(gong)滲溫度；氨碳共(gong)(gong)滲在530~580℃溫度之間都(dou)可(ke)進行(xing)，在實際(ji)生產時，根據材料(liao)種類、工件使用功能等因素確定，不銹鋼液(ye)體氮碳共(gong)(gong)滲可(ke)選用560~570℃.共(gong)(gong)滲溫度太低(di)，共(gong)(gong)滲層深度偏(pian)淺，硬(ying)度偏(pian)低(di)；溫度太高，表(biao)面可(ke)能產生疏松，溫度超過(guo)600℃,有(you)可(ke)能因CN-升高、CNO-下降使鹽浴報廢。

 共(gong)滲(shen)(shen)(shen)時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)：隨著(zhu)共(gong)滲(shen)(shen)(shen)保溫(wen)時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)的加(jia)長(chang)，滲(shen)(shen)(shen)層(ceng)(ceng)深度增加(jia)，超(chao)過(guo)(guo)3h后(hou)，化合物層(ceng)(ceng)深度增加(jia)緩(huan)慢(man)，而擴(kuo)散層(ceng)(ceng)深度則呈直線(xian)上升。共(gong)滲(shen)(shen)(shen)保溫(wen)時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)還對滲(shen)(shen)(shen)層(ceng)(ceng)硬度產(chan)生影響，有(you)試驗表明，共(gong)滲(shen)(shen)(shen)保溫(wen)時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)超(chao)過(guo)(guo)3h,滲(shen)(shen)(shen)層(ceng)(ceng)表面硬度有(you)下降的趨(qu)勢，且滲(shen)(shen)(shen)層(ceng)(ceng)硬度峰值隨時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)的加(jia)長(chang)內移(yi)，說明共(gong)滲(shen)(shen)(shen)時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)過(guo)(guo)長(chang)會(hui)引起表面化合物外層(ceng)(ceng)產(chan)生疏松。所以，不(bu)銹鋼(gang)氮(dan)碳共(gong)滲(shen)(shen)(shen)保溫(wen)時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)應(ying)依(yi)據材料及工件的大(da)小，控制在(zai)60~180min。

 ⑤. 冷卻

  工件共滲(shen)完成后，出爐冷(leng)卻(que)可采用空冷(leng)、油(you)冷(leng)、水冷(leng)或氧化浴分級冷(leng)卻(que)。

   空冷(leng)可保(bao)證工件(jian)(jian)有(you)最小的冷(leng)卻變形(xing)。細長件(jian)(jian)、薄刃具(ju)件(jian)(jian)、易變形(xing)件(jian)(jian)常(chang)采用空冷(leng)。但(dan)空冷(leng)時表面(mian)易現花斑(ban)痕，且表面(mian)清理較困難(nan)。

  油冷、水冷可使工件表(biao)面潔凈(jing)，在一定程度上(shang)提高了表(biao)面的(de)抗疲(pi)勞性(xing)能，但易引起(qi)冷卻變形。

  氧(yang)化(hua)(hua)鹽浴分級冷卻可(ke)使工件(jian)表面生成Fe3O4薄(bo)膜，并(bing)將從共滲爐內帶出(chu)的(de)微量氰(qing)鹽氧(yang)化(hua)(hua)成無毒物，便于排放，同時也(ye)可(ke)徹(che)底去除(chu)附(fu)著在工件(jian)表面的(de)氰(qing)化(hua)(hua)物。

  共(gong)滲后(hou)采用氧化鹽浴冷卻也是下面談到的(de)QPQ處(chu)理(li)的(de)必須工序過程。

 ⑥. 清洗

  冷卻后的(de)共滲(shen)件應先用熱水煮沸(fei)清洗，再用自來水沖洗，以(yi)去掉工件表面的(de)殘鹽和微(wei)量氰化物。

 ⑦. 烘干(gan)

   清(qing)洗后(hou)的工件最好在100~200℃溫度下(xia)緩(huan)慢(man)烘干。

 ⑧. 浸(jin)油

  烘(hong)干(gan)后(hou)的工件(jian)在(zai)熱機油中浸泡(pao)10~15min,以(yi)保(bao)證工件(jian)表面光亮。

6. 液體氮碳共滲質量檢(jian)查

①. 外觀

  共滲并清(qing)洗后的工件呈深(shen)灰或灰黑(hei)色（不銹鋼或鑄鐵件），盲孔、狹縫(feng)處不得滯有殘鹽，工作面不得有碰傷、劃痕。

②. 硬度

  表(biao)面硬度用(yong)低負荷維氏硬度計檢(jian)測，負荷量可采用(yong)1kg或5kg.檢(jian)測硬度應(ying)達(da)到技術要求，并注明采用(yong)負荷值，如(ru)HV1或HV5等。

③. 共滲(shen)層深度

  化合物(wu)層(ceng)及擴(kuo)散層(ceng)深度(du)的測量采用(yong)有關標準推薦的腐蝕劑(ji)和測量方(fang)法(fa)。

 一般(ban)用金相法測量到針狀(zhuang)氮(dan)化物終(zhong)了處即為擴散層。碳鋼件(jian)檢查時(shi)可(ke)將(jiang)試塊在300℃保溫2小時(shi)后測量。

 也(ye)可采用斷(duan)面(mian)(mian)(mian)硬(ying)(ying)度法，即由試(shi)樣表面(mian)(mian)(mian)向(xiang)心部(bu)測量顯微硬(ying)(ying)度（負荷100g).由表面(mian)(mian)(mian)測至顯微硬(ying)(ying)度比心部(bu)，即基體硬(ying)(ying)度高30~50HV處為滲層部(bu)深度。

④. 滲層(ceng)脆性（滲層(ceng)致密度）

 共(gong)滲層脆性可參(can)照滲氮脆性檢驗方法和(he)標準GB/T11354《鋼(gang)鐵(tie)零件共(gong)滲層深度測定和(he)金相(xiang)組織檢驗》。