1. 液體氮碳共滲設備

 液體氮碳共滲設備一般采用帶有不銹鋼坩堝的井式電爐。坩堝內鹽浴溫度波動范圍不應大于±10℃。

 液體氮碳共滲爐應配備有抽風裝置，能有效地將熔鹽產生的廢氣排出室外。

 除共滲爐外，應有配套的預熱爐，將清洗后的工件經過預熱，再裝人共滲爐，以防止工件人爐降低鹽浴溫度。預熱溫度一般為150~300℃。

 還應配備熱油浴爐，可控制油溫在100~120℃之間。油浴爐既可作為共滲工件的冷卻，也可作為零件共滲清洗烘干后的浸油處理，以提高工件的表面質量。

 對于有更高質量要求的零件，共滲后可在350℃左右的氧化浴中冷卻，為此，應設置氧化浴爐。氧化浴爐的條件類似于共滲爐。

2. 液體氮碳共滲介質

 由于毒性較大，直接使用NaCN和KCN已被限制，目前，多數熱處理廠或者使用由專業生產廠生產的成品基鹽和調整鹽，或者使用以尿素、碳酸鹽為主的混合鹽。

 ①. 成品基鹽、調整鹽（再生鹽）

 這里的基鹽、調整鹽指由專業生產廠將尿素、碳酸鹽為主的混合物經熔化后再冷卻而獲得的固體塊狀或顆粒狀成品物，而不是只將幾種原料機械混合供貨的混合物。

 a. 基鹽的主要成分為

 CNO: 38%~41%

 CN: <0.1%

 CO^2-₃:15%~18%

 其余為以Na+、K+為主的金屬離子。

 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. 基鹽的熔化

 首次熔鹽時，將基鹽放入坩堝內，放入量可控制在坩堝容量的1/3~1/2,將坩堝控制溫度設定在（520±10)℃的范圍，待坩堝內基鹽全部熔化后，再緩慢放入其余基鹽（添加的基鹽不可太潮濕和太涼，以防迸濺），直到預定量的基鹽全部熔化，調整鹽浴溫度達到工藝要求的溫度，并在此溫度空載運行約4h后方可投入生產。

 此時熔鹽浴的CNO-濃度為37%~40%。

C. 鹽浴的調整。

 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。

添加的調整鹽重量可按下面的經驗公式計算

  G=1.15(Y-X) M/100

式中：G為需添加的調整鹽重量，kg;

    Y為預定調整后的鹽浴中CNO-百分數；

   X為調整前鹽浴中CNO-百分數；

   M為鹽浴重量，kg;

（鹽浴比重約為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)

調整前鹽浴中的CNO-=33%,即X=33

設定調整后鹽浴中的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CN-升高了，為降低CN-,可通入壓縮空氣，使CN-加速氧化而降低。當然，這時鹽浴中的CNO-含量也有升高的變化。

根據經驗，CO^2-₃可不化驗，因為一般情況下，CNO^-%+CO^2-₃%≈56%.

②. 混合鹽

氮碳共滲用混合鹽指熱處理廠自行采購符合標準的尿素、碳酸鹽及其他輔助用料，按比例混合的混合物料。也有的材料廠將按比例混合好的基鹽、調整鹽未經熔化而提供給熱處理廠，熱處理廠放入爐內熔化后使用。

目前，自行配制的氮碳共滲混合鹽配方較多，這里介紹其中一種。

a.配方為

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

 上述配方中，（NH2)2CO和Na2CO3為主原料，二者通過加,熱引起化學反應，生成NaCNO,熔化時（NH2)2CO比Na2CO3，損失大一些，前者所占比例比二者平衡反應需占比例偏大。配方中的KCI和KOH作為輔助用料加入，可提高鹽浴的流動性和穩定性，也對共滲層質量產生積極的影響。

 b. 混合鹽的熔化

 將按比例混合好的鹽加入坩堝，占坩堝深度的3/4左右，通電升溫，可定溫度在480~500℃,待鹽逐漸熔化變成液體，鹽面下沉時，再逐漸添加其余鹽，力求保持原鹽面高度，直至預定鹽全部熔化成液體，將溫度調至540~560℃保持4h后，再放工件開始工作。

 這種混合散裝鹽的熔化比成品鹽的熔化更麻煩，熔化過程中有大量的廢氣產生，對周圍環境及操作者帶來不利的影響，另外，散裝混合鹽熔化時損失大、利用率低。

 c. 鹽浴的調整

這種鹽浴的調整相對于成品鹽鹽浴調整比較困難。

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。

 用尿素調整鹽浴時要緩慢加入，且攪拌鹽浴，以保證添加的尿素能充分發揮作用，減少損失。

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

3. 液體氨碳共滲工件的預先處理

參見本章第一節不銹鋼氣體滲氮零件預先處理的有關內容。

4. 共滲前的生產準備

每爐應配備檢查試塊，試塊應與工件同材質并經過相同的工藝程序，表面粗糙度不大于Ra 0.4μm。

待滲工件表面不得有脫碳層、銹斑、劃痕、尖角、銳邊，表面最好經過加工。

工件共滲面共滲后原則上不允許磨削，必需磨削時，磨削量不應大于0.05mm。

共滲工件應選擇合適的工裝，細長件應吊掛。

裝爐前應認真檢查設備及控制裝置，保證其完好。

5. 液體氮碳共滲工藝及操作要點

 液體氮碳共滲的主要工藝流程是：工件清理－裝卡－預熱－共滲處理－冷卻－清洗 烘干 - 浸油。

 ①. 工件清理

   去除工件表面銹痕、油污，保證工件表面清潔。

 ②. 裝卡

   依據工件形狀選擇卡（掛）具，保證工件待滲面不互相接觸，工件擺放均勻。

 ③. 預熱

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

 ④. 共滲

  預熱后的工件裝入熔鹽浴爐內，應保證工件浸人鹽浴中，工件之間保留空隙，工件裝入量一般控制在鹽浴重量的30%~40%.

  鹽浴成分中，CNO-的控制應根據共滲目的調整選擇：以提高減摩、抗咬死性能為主要目的時，CNO-最好控制在36%~40%之間；以抗磨損、提高耐磨性為主要目的時，CNO-最好控制在32%~36%之間。通常，CNO-控制在34%~38%之間，各種性能均有較好的效果。

 CNO-含量不足會使滲層深度不夠、硬度不足；CNO-含量過高，可能引起滲層表面質量不良，產生疏松。

 共滲溫度；氨碳共滲在530~580℃溫度之間都可進行，在實際生產時，根據材料種類、工件使用功能等因素確定，不銹鋼液體氮碳共滲可選用560~570℃.共滲溫度太低，共滲層深度偏淺，硬度偏低；溫度太高，表面可能產生疏松，溫度超過600℃,有可能因CN-升高、CNO-下降使鹽浴報廢。

 共滲時間：隨著共滲保溫時間的加長，滲層深度增加，超過3h后，化合物層深度增加緩慢，而擴散層深度則呈直線上升。共滲保溫時間還對滲層硬度產生影響，有試驗表明，共滲保溫時間超過3h,滲層表面硬度有下降的趨勢，且滲層硬度峰值隨時間的加長內移，說明共滲時間過長會引起表面化合物外層產生疏松。所以，不銹鋼氮碳共滲保溫時間應依據材料及工件的大小，控制在60~180min。

 ⑤. 冷卻

  工件共滲完成后，出爐冷卻可采用空冷、油冷、水冷或氧化浴分級冷卻。

   空冷可保證工件有最小的冷卻變形。細長件、薄刃具件、易變形件常采用空冷。但空冷時表面易現花斑痕，且表面清理較困難。

  油冷、水冷可使工件表面潔凈，在一定程度上提高了表面的抗疲勞性能，但易引起冷卻變形。

  氧化鹽浴分級冷卻可使工件表面生成Fe3O4薄膜，并將從共滲爐內帶出的微量氰鹽氧化成無毒物，便于排放，同時也可徹底去除附著在工件表面的氰化物。

  共滲后采用氧化鹽浴冷卻也是下面談到的QPQ處理的必須工序過程。

 ⑥. 清洗

  冷卻后的共滲件應先用熱水煮沸清洗，再用自來水沖洗，以去掉工件表面的殘鹽和微量氰化物。

 ⑦. 烘干

   清洗后的工件最好在100~200℃溫度下緩慢烘干。

 ⑧. 浸油

  烘干后的工件在熱機油中浸泡10~15min,以保證工件表面光亮。

6. 液體氮碳共滲質量檢查

①. 外觀

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

②. 硬度

  表面硬度用低負荷維氏硬度計檢測，負荷量可采用1kg或5kg.檢測硬度應達到技術要求，并注明采用負荷值，如HV1或HV5等。

③. 共滲層深度

  化合物層及擴散層深度的測量采用有關標準推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了處即為擴散層。碳鋼件檢查時可將試塊在300℃保溫2小時后測量。

 也可采用斷面硬度法，即由試樣表面向心部測量顯微硬度（負荷100g).由表面測至顯微硬度比心部，即基體硬度高30~50HV處為滲層部深度。

④. 滲層脆性（滲層致密度）

 共滲層脆性可參照滲氮脆性檢驗方法和標準GB/T11354《鋼鐵零件共滲層深度測定和金相組織檢驗》。