碳氮共滲是在滲碳和滲氮的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種化學(xué)熱處理方法。它是將碳原子和氮原子同時(shí)滲入鋼件表面的過(guò)程。由于早期的碳氮共滲是在含氰化物的鹽浴中進(jìn)行的,所以俗稱“氰化”。碳氮共滲與滲碳相比,其處理溫度低,滲后可直接淬火,工藝簡(jiǎn)單,晶粒不易長(zhǎng)大、變形開(kāi)裂傾向小,能源消耗少,滲層的耐疲勞性、耐磨性和耐回火性好;與滲氮相比,生產(chǎn)周期大大縮短,對(duì)材料適用廣。
碳氮共滲兼有滲碳和滲氮的優(yōu)點(diǎn),包括以下幾方面:
(1)滲層性能好碳氮共滲與滲碳相比,碳氮共滲層的硬度與滲碳層的硬度差不多,但其耐磨性、耐蝕性及疲勞強(qiáng)度都比滲碳層高。碳氮共滲層一般比滲氮層厚,并且在一定溫度下不形成化合物白層,故其比滲氮層抗壓強(qiáng)度高,而脆性較低。
(2)滲入速度快在碳氮共滲的情況下,碳氮原子互相促進(jìn)滲入過(guò)程,在相同溫度下,碳氮共滲速度比滲碳和滲氮都快,僅是滲氮時(shí)間的1/3~1/4。
(3)模具變形小碳氮共滲溫度一般低于滲碳溫度,又沒(méi)有馬氏體、奧氏體的組織轉(zhuǎn)變,所以變形較小。
根據(jù)共滲介質(zhì)的不同,碳氮共滲可以分為氣體碳氮共滲、液體碳氮共滲和固體碳氮共滲。
固體碳氮共滲與固體滲碳相似,所不同的是滲劑中加入了含氮物質(zhì)。液體碳氮共滲是將模具等放入含有氰化物鹽的鹽浴中加熱,雖然其時(shí)間短,效果好,但毒性大,應(yīng)用較少。雖然采用無(wú)毒鹽的液體碳氮共滲,其原料無(wú)毒,但反應(yīng)產(chǎn)物仍然含有氰化物,容易造成環(huán)境污染,對(duì)人體有害,也不宜采用。應(yīng)用最多是氣體碳氮共滲。
氣體碳氮共滲的共滲介質(zhì)有三類:一是滲碳?xì)饧影睔?,滲碳?xì)饪梢杂锰烊粴?、液化石油氣、煤氣等;二是液體滲碳劑加氨氣,液體滲碳劑有煤油、苯等;三是含碳和氮的有機(jī)化合物液體,如三乙醇胺、尿素甲醇溶液加丙酮等。三乙醇胺是一種活性較強(qiáng)、無(wú)毒的共滲劑,但其粘度大,流動(dòng)性差,可采用酒精按1:1稀釋后使用。