文档介绍：钢的碳氮共渗(第一讲) 碳氮共渗是碳氮原子同时渗入工件表面的一种化学热处理工艺。最早,碳氮共渗是在含***根的盐浴中进行的,故此又称***化。渗碳与渗氮相结合的的工艺,具有如下特点: 1 .氮的渗入降低了钢的临界点。氮是扩大γ相区的合金元素, 降低了渗层的相变温度 A1与 A3, 碳氮共渗可以在比较低的温度进行, 温度不易过热, 便于直接淬火, 淬火变形小, 热处理设备的寿命长。 2 .氮的渗入增加了共渗层过冷奥氏体的稳定性,降低了临界淬火速度。采用比渗碳淬火缓和的冷却方式就足以形成马氏体,减少了变形开裂的倾向, 淬透性差的钢制成的零件也能得到足够的淬火硬度。 3. 碳氮同时渗入, 加大了它的扩散系数。 840~860 ℃共渗时, 碳在奥氏体中的扩散速度几乎等于或大于 930 ℃渗碳时的扩散速度。共渗层比渗碳具有较高的耐磨性、耐腐蚀性和疲劳强度;比渗氮零件具有较高的抗压强度和较低的表面脆性。按使用介质不同,碳氮共渗分为固体、液体、气体三种。固体碳氮共渗与固体渗碳相似, 经常采用 30~40 %黄血盐, 10 %碳酸铵和 50~60 %木炭为渗剂。这种方法的生产效率低, 劳动条件差, 目前很少使用。液体碳氮共渗以***盐为原料,历史悠久,质量容易控制, 但***盐有剧毒, 且价格昂贵, 使用受到限制。气体碳氮共渗的发展最快。按共渗温度,碳氮共渗一般分为低温( 500~560 ℃) 、中温( 780~850 ℃)和高温~880~950 ℃)三种。前者以渗氮为主,现在已定义为氮碳共渗, 后两者以渗碳为主****惯上所说的碳氮共渗, 主要指中温气体氮碳共渗。碳氮共渗零件的机械性能同渗层表面的碳氮浓度、渗层深度与浓度梯度有关。共渗层的碳氮浓度必须严格控制, 含量过低, 不能获得高的强度、硬度与理想的残余应力, 影响耐磨性与疲劳强度。反之, 则不仅表层出现大量不均匀的块状碳氮化合物, 脆性增加; 而且会使淬火后残余奥氏体量剧增,影响表面硬度和疲劳强度。一般推荐最佳的碳、氮浓度分别为 ~ %C和 ~ %N。对于少数在高接触应力下工作的合金钢零件, 当要求表面具有较多均匀分布的碳氮化合物颗粒时,表面含碳量可达 ~ %,甚至 2~3 %,含氮量仍在 %以下。共渗层的深度应该与工件服役条件和钢材成分相适应。心部的含碳量较高或工件的承载能力较低时,如纺织机钢令圈、 40Cr 钢制汽车齿轮,渗层应薄些,常在 以上。一些原来渗碳的零件改为碳氮共渗,深度要求可适当减薄。共渗层中的浓度梯度宜尽量平缓, 以保证层深与心部良好结合,防止渗层剥落。我们这里的碳氮共渗一般都采用 880 ℃的温度,通入丙烷和氨气,至于去碳、氮的浓度我不清楚是如何控制的,只知道控制的是流量 1—1 液体碳氮共渗(第二讲) 液体碳氮共渗是采用含***化物的盐浴作为共渗介质, 利用***化盐分解产生的活性碳、氮原子进行,也称***化。***化盐通常由 ( KCN )、 Na2CO3 ( K2CO3 )以及 NaCl ( KCl ) 三种物质组成, 其中 是产生活性碳原子的来源, Na2CO3 和 NaC l 用以控制盐浴的熔点, 调节流动性。生产中常用的液体碳氮共渗盐浴成分 30% +40 % Na2CO3+30NaCl 。熔点为 605 ℃,使用温度在 760~870 ℃之间。加热时, 与空气和盐浴中的氧作用,产生***酸钠: +O2 → O ***酸钠并不稳定, 继续被氧化和自身分解, 产生活性碳、氮原子。 O+ O2→ Na2CO3+CO+2 【C】 O → Na2CO3+CO+2 【N】+ 2CO → CO2+ 【C】由以上反应可以看出, 盐浴的活性直接决定于 O 含量。新配置的盐浴熔化后, 不能立即使用, 必须停留一段时间, 使一部分 NaC N 氧化为 O 。适量的碳酸钠在盐浴中与***化钠发生下列反应,起催化作用+Na2CO3 → 2Na2O+2 【C】+CO 当碳酸钠含量超过限度后, 将发生以下反应, 生成大量二氧化碳, 阻碍渗碳+6Na2CO3 → 7Na2O+2 【N】+5CO+3CO2 因而对碳酸钠的含量必须控制。综上所述, 在使用过程中, ***化盐浴的成分是经常变化的。要保持盐浴活性, 必须定期添加新盐, 更新盐浴, 以调整盐浴中各组元的比例。***化层中的氮、碳含量随工艺温度不同而不同, 温度升高, ***化层中的氮含量不断下降,而碳含量不断增加。最常用的***化温度为 820~870 ℃。低于这个温度,盐浴的流动性太差;高于这个温度,则盐浴剧烈蒸发。因为***化温度比较低, 限制了碳氮原子的扩散速度, 因而液体碳氮共渗多用于浅层,深度一般不超过 ,时间不超过 3h 。能够准确控制薄渗层的深度,乃是液体碳氮共渗的一