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不锈钢液体氮碳共渗的实验过程的简介

　　液体氮碳共渗也称盐浴氮碳共渗，即在含有活性氮原子和活性碳原子的熔盐液中完成氮和碳渗入工件表面的过程。
　　早期的液体氮碳共渗用盐主要是含有NaCN和KCN的氰盐。氰盐熔化后经过氧化产生氰酸盐，再由氰酸盐氧化或分解获取活性氮原子[N]和活性碳原子[C]。
　　生产中用氰酸根CNO-的浓度评定盐浴活度，通过控制CNO-的含量来控制氮碳共渗层的质量。
　　氰盐盐浴稳定性好，流动性也好，共渗质量稳定、效果好，但其毒性大，现已很少使用。
　　还有一种以尿素和碳酸盐为主要材料的混合盐，加热后产生化学反应生成氰酸盐。
　　再由氰酸盐氧化和分解获取活性氮原子和活性碳原子。
　　这种混合盐熔化时损耗大，污染严重，反应生成物中含有氰化物，有较大的毒性，而且，盐浴稳定性差，盐浴成分调整困难，已经逐渐减少使用。
　　目前比较常用的盐是由专业厂生产的成品盐，经加热熔化后直接使用。
　　成品盐分两种，一种是基盐，主要成分为含40%左右的CNO-；17%左右的CO2- 3，其余为碱金属离子K+或Na+。基盐是用于第一次熔化或盐浴耗损后补充用的。另一种是调整盐，调整盐用于调整盐浴使用，当CNO-降低至工艺要求后，来提高CNO-浓度的。
　　无论使用的是哪类盐，最终都是依靠氰酸盐的氧化、分解来获取活性氮原子和活性碳原子。
　　活性氮原子[N]和活性碳原子[C]被工件表面吸收并向内扩散，完成氮碳共渗过程。
　　液体氮碳共渗生产过程中的安全问题是一个需特殊说明的问题。
　　液体氮碳共渗生产中，除注意热处理生产的常规安全规定外，还应特别注意以下各环节中可能产生的安全、环保问题。
　　①盐浴的熔化和调整。氮碳共渗盐浴熔化和调整时，应注意防止熔盐的迸溅，特别是初次使用的熔盐或凝固后重新开炉时，由于表面结壳，内部熔盐突喷造成的伤害。
　　盐熔化时会产生废气，应抽风排风排出室外高空中。
　　②用氧化盐溶冷却。共渗盐浴温度高，氧化盐浴温度低，在工件从共渗炉出炉入氧化盐浴炉冷却时，要注意预冷却，防止氧化盐浴的迸溅和逸出。
　　③清洗用水的处理。氮碳共渗用原料是无毒的，但在盐浴熔化、使用中，会因化学反应生成有毒物CN-，在工件清洗时带入水中。为减少或清除水中的CN-，可用含次氯酸钠（NaOCl）的制剂或用硫酸亚铁（FeSO4）与工业漂白粉[Ca（OCl）2·4H2O]来中各分解，保证水中CN-的降至最低。
　　液体氮碳共渗渗层质量常见的缺陷及预防措施见表7-9。不锈钢液体氮碳共渗工艺及效果见表7-10。

　　表7-9     液体氮碳共渗常见缺陷及预防措施

缺陷种类

可能产生原因

预防措施

表面硬度不足

共渗盐浴中CNO-不足

温度偏低

共渗时间偏短

表面层有疏松

调整成分，达到标准要求

校正温度，达到工艺要求

延长保温时间

查清产生疏松原因，予以解决

渗层浅

共渗盐浴中CNO-不足

温度偏低

共渗时间偏短

调整成分，达到要求

校正温度，达到工艺要求

延长保温时间

硬度不均

工件装卡不好，渗面挤压

工件表面不干净，有污物

盐浴渣子多，流动性不好

注意装卡，渗面之间要保持间隙

认真清洗工件表面

清理盐浴、捞渣保证盐浴洁净

渗层表面疏松

盐浴不洁净，渣多，腐蚀工件表面

温度过高

时间过长

调整盐浴、捞渣，保持盐浴洁净

调整温度达工艺要求

调整保温时间达工艺要求

变形大

工件装卡不当

冷却快

正确装卡

缓慢冷却

在氧化盐浴中冷却，工件表面发红色

氧化盐浴老化，有大量Fe2O3

从共渗炉出炉到氧化浴炉中停留时间长

清理、调整氧化盐浴

控制从共渗炉到氧化炉之间的时间

不锈钢液体氮碳共渗工艺及效果见表7-10

材质

共渗温度（℃）

共渗时间（min）

化合物层厚度（μm）

主扩散层厚度（μm）

表面硬度（HV0.2）

ZGCr28

570

120～150

24～28

＞950

1Cr18Ni9Ti

570

120～150

＞40

＞950

1Cr18Ni12Mo2Ti

570

120～150

＞40

＞950

1Cr17Ni2

560

180

＞35

＞950

（1～4）Cr13

560

150

≥10

≥15

＞1000

1Cr13Ni

570

180

≥45

＞1000

PH17-4

570

180

≥25

＞950

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