軟氮化的滲層除了表面的氮碳化合物層課件

鋼的化學(xué)熱處理第五章熱處理工藝——鋼的化學(xué)熱處理第五章熱處理工藝——1

定義：將鋼件放在具有一定活性的介質(zhì)中加熱、保溫，使一種或幾種元素滲入鋼件的表層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝?；具^程：①分解：在一定溫度下，介質(zhì)通過化學(xué)分解，形成能滲入工件的活性原子；②吸收：工件表面吸收活性原子，并溶入工件材料晶格的間隙或與其中元素形成化合物；③擴散：被吸收的原子由表面逐漸向心部擴散，從而形成具有一定深度的滲層。

目的：①提高滲層硬度和耐磨性；②提高零件接觸疲勞強度和提高抗擦傷能力；③提高零件抗氧化、耐高溫性能；

常用種類：滲碳、滲氮、碳氮共滲、氮碳共滲定義：將鋼件放在具有一定活性的介質(zhì)中加熱、保溫，使一種一、化學(xué)熱處理基本原理

1、化學(xué)熱處理過程一般常把它看成由滲劑中的反應(yīng)、滲劑中的擴散、滲劑與被滲金屬表面的界面反應(yīng)、被滲元素原子的擴散和相變等過程所構(gòu)成。

例如相界面反應(yīng)：

2NH3＝3H2十2[N]產(chǎn)生活性氮原子，滲入鋼件表面進行滲氮。滲金屬時也可以類似反應(yīng)表示。擴散是相界面反應(yīng)產(chǎn)生的原子滲入金屬表面后向鋼件內(nèi)部的遷移過程。

化學(xué)熱處理過程有時可以只有擴散過程，例如用熱浸法滲金屬時，就是把工件浸在熔融的金屬中，直接吸附金屬原子并向內(nèi)部擴散。一、化學(xué)熱處理基本原理化學(xué)熱處理過程有時可以只有擴

2、化學(xué)熱處理滲劑

一般由含有欲滲元素的物質(zhì)組成，有時還含有催滲劑,以便從滲劑中分解出含有被滲元素的活性物質(zhì)。所謂滲劑的活性就是在相界面反應(yīng)中易于分解出被滲元素原子的能力。例如固體滲碳時，除了炭粒以外，還尚須加碳酸鋇和碳酸鈉，這碳酸鋇和碳酸鈉就是催滲劑，碳酸鋇和碳酸鈉在滲碳前后沒有變化，僅在滲碳過程中把炭粒變成活性物質(zhì)CO。2、化學(xué)熱處理滲劑3、化學(xué)反應(yīng)分類

分解反應(yīng)：CH4=2H2+[C]氣體滲碳2NH3=3H2+2[N]氣體滲氮

置換反應(yīng)：3MeClx+xFe→xFeCl3+3[Me]滲金屬

還原反應(yīng)：2MeClx+xH2→xHCl+2[Me]滲金屬在滲劑一定條件下，則影響滲劑活性的因素是溫度和分解反應(yīng)前后參與反應(yīng)物質(zhì)的濃度或分壓。3、化學(xué)反應(yīng)分類4、化學(xué)熱處理的吸附過程及其影響因素化學(xué)熱處理時，相界面反應(yīng)是和金屬表面對滲劑的吸附過程緊密相關(guān)的。一般固體表面對氣相的吸附分成兩類，即物理吸附和化學(xué)吸附。

物理吸附：固體表面對氣體分子的凝聚作用。大多為多分子層，吸附速度快，達到平衡也快。

化學(xué)吸附：固體晶格與活性原子之間結(jié)合力類似化學(xué)鍵力，有明顯選擇性。單分子層，需要一定的活化能，吸附速度隨溫度升高而增大。影響因素：溫度、表面活性、表面粗糙度4、化學(xué)熱處理的吸附過程及其影響因素表層與心部的被滲元素的濃度差引起的。包括：純擴散和反應(yīng)擴散。1）純擴散

定義：滲入元素在母相金屬中形成固溶體，在擴散過程中不發(fā)生相變或化合物的形成和分解。C、N、B與Fe形成間隙固溶體；Cr、Al、Si等形成置換固溶體。擴散過程純擴散反應(yīng)擴散擴散控制型混合控制型

5、擴散過程表層與心部的被滲元素的濃度差引起的。包括：（a）擴散控制型表面濃度很快達到界面反應(yīng)平衡濃度，化學(xué)熱處理過程主要取決于擴散過程。滲層深度與擴散時間的關(guān)系：這種擴散現(xiàn)象多數(shù)發(fā)生在化學(xué)熱處理過程的初期，或發(fā)生在滲劑活性不足以使?jié)B入元素在工件表面達到鋼中飽和濃度的場合。擴散層深度與擴散時間之間符合拋物線定律。

（b）混合控制型表面被滲原子不能馬上達到平衡濃度，滲層的增長速度取決于界面反應(yīng)速度（被滲原子溶入表面的速度）和金屬中該元素的擴散速度。擴散過程純擴散反應(yīng)擴散擴散控制型混合控制型（a）擴散控制型（b）混合控制型擴散過程純擴2）反應(yīng)擴散當(dāng)滲劑的活性高，滲入元素的濃度大于該溫度下的飽和極限時，可能出現(xiàn)以下情況：a）發(fā)生相變，由溶解度較低的固溶體轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙舛容^高的固溶體；b）由溶解度較低的固溶體轉(zhuǎn)變?yōu)闈舛雀叩幕衔?。新相的長大速度不僅取決于滲入元素在新相中的擴散，而且取決于滲入元素在與其相鄰的相中的擴散。2）反應(yīng)擴散

加速化學(xué)熱處理過程的途徑：

1）物理催滲法利用電場、磁場、輻射等，改變溫度、氣壓的物理方法，或利用機械的彈塑性變形等方法來加速滲劑的分解，活化工件表面，提高吸附和吸收能力，加速擴散?！窀邷鼗瘜W(xué)熱處理；●高壓或負(fù)壓化學(xué)熱處理；●高頻化學(xué)熱處理；●促進分解，提高活性，降低擴散激活能，提高擴散速度。

2）化學(xué)催化法加速化學(xué)熱處理過程的途徑：1）物理催滲法2）化學(xué)催化法在滲劑中加入一種或幾種化學(xué)試劑或物質(zhì)，促進滲劑的分解活化工件表面，提高被滲元素的滲入能力?！覃u化物催化法（氟、氯等化合物）●提高滲劑活性的淬滲方法如加入BaCO3，Na2CO3。加速化學(xué)熱處理過程的途徑：1）物理催滲法加速化學(xué)熱處理過程的途徑：二、鋼的滲碳定義：將零件放在具有活性碳原子的介質(zhì)中加熱、保溫，使碳原子滲入的化學(xué)熱處理工藝。

滲碳方法：固體滲碳、液體滲碳和氣體滲碳，滲碳新技術(shù)有真空滲碳和離子滲碳等。其中氣體滲碳原料氣資源豐富，工藝成熟，應(yīng)用最廣泛。二、鋼的滲碳定義：將零件放在具有活性碳原子1、氣體滲碳

氣體滲碳介質(zhì)：（1）碳氫化合物有機液體，如煤油、甲醇等；（2）氣態(tài)介質(zhì)，如液化石油氣、天然氣。滲碳介質(zhì)滴入或通入高溫（大于900℃）滲碳爐內(nèi)，使其分解為活性的碳原子[C]，反應(yīng)式如下：2CO—CO2+[C]CH4—2H2+[C]1、氣體滲碳材料：20鋼工藝情況：左圖：900℃氣體滲碳8h，坑冷；右圖：又經(jīng)840℃淬火浸蝕方法：4％硝酸酒精溶液浸蝕組織說明：左圖：平衡態(tài)下，由表(圖左)及里(圖右)的組織形貌，珠光體(共析層)，珠光體和網(wǎng)狀鐵素體(亞共析過渡層)，鐵素體和珠光體(心部)。其中共析層為0.95mm；亞共析層(過渡層)為0.95mm，總滲層為1.90mm。右圖：滲碳淬火后表層組織，馬氏體和少量殘余奧氏體。由圖可知，滲層表層的碳含量較低(無過共析層)，淬火溫度不高，故馬氏體細小，在高倍下才能分辨出針葉狀。63×800×材料：20鋼63×800×材料：20Cr工藝情況：930~C滲碳后緩冷浸蝕方法：4％硝酸酒精溶液浸蝕組織說明：高溫滲碳緩慢冷卻的正常組織分布形貌，最表面為過共析滲碳層，基體組織為細片狀珠光體及均勻分布的白色顆粒狀碳化物，含碳約0.9％，占0.15mm深。第二層為共析滲碳層，占0.6mm，基體為細片狀珠光體，l00倍下灰黑色分布，這一層含碳量為0.77％左右，是滲碳層中主要的一層組織。第三層為亞共析滲碳過渡層，基體為珠光體及鐵素體混合分布，而且鐵素體隨著深度的增加而增加，珠光體則逐漸減少，一直過渡到心部組織為止。過渡層占0.4mm。心部原始組織主要為白色鐵素體及黑色珠光體，珠光體約占25％。材料：20Cr氣體滲碳工藝：

滲碳溫度：一般為900-950℃，使鋼完全奧氏體化，被工件表面吸附的活性碳原子溶入奧氏體，并由表及里進行擴散，獲得一定厚度的滲層。

滲碳時間：可根據(jù)滲層深度要求確定，一般可按每小時完成0.1-0.15mm的滲層深度來估算。滲碳后一般表面碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)達到0.85%-1.05%。

滲碳層深度：一般是從表面向內(nèi)至碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)規(guī)定處（一般為Wc=0.4%）的垂直距離，工件的滲碳層深度取決于工件的尺寸和工作條件，一般為0.5-2.5mm。氣體滲碳工藝：2、固體滲碳法

把滲碳工件裝入有固體滲碳劑的密封箱內(nèi)，在滲碳溫度下加熱滲碳。滲碳劑主要為固體炭粒和起催化作用的碳酸鹽組成。滲碳溫度為900～930℃。Na2CO3=Na2O+CO2BaCO3=BaO+CO2CO2+C（炭粒）=2CO2CO=CO2+[C]2、固體滲碳法

把滲碳工件裝入有固體滲碳劑滲碳件用鋼：一般采用碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%-0.25%的低碳鋼或低碳合金鋼，如20、20Cr、20CrMnTi等?？墒?jié)B碳件表面高硬度、耐磨，心部高強韌性、承受較大沖擊。滲碳后的熱處理及性能：滲碳后必須經(jīng)淬火+低溫回火后，才能滿足使用性能要求。經(jīng)過熱處理后使?jié)B碳件表面具有馬氏體和碳化物的組織，一般表面硬度58-64HRC。而心部根據(jù)采用鋼材淬透性的大小和零件尺寸大小，獲得低碳馬氏體或其他非馬氏體組織，心部具有良好的強韌性。滲碳工藝應(yīng)用：主要應(yīng)用于要求表面高硬度、高耐磨性而心部具有良好的塑性和韌性的零件，如汽車變速齒輪與機床齒輪、凸輪、軸、活塞銷等。滲碳件用鋼：一般采用碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%-0.25%的低碳鋼滲碳后的組織及常見缺陷：1）滲碳后組織馬氏體＋殘奧＋碳化物→馬氏體＋殘奧→馬氏體→心部組織2）常見缺陷（1）黑色組織含鉻、錳、硅等合金元素的滲碳鋼，組織中出現(xiàn)沿晶界呈斷續(xù)網(wǎng)狀的黑色組織。介質(zhì)中的氧向晶界擴散，形成氧化物。滲碳后的組織及常見缺陷：（2）反常組織先共析滲碳體周圍出現(xiàn)鐵素體。適當(dāng)提高淬火溫度或延長加熱時間，使奧氏體均勻化，并快速冷卻淬火。（3）粗大網(wǎng)狀碳化物原因可能是滲碳劑活性較大，滲碳溫度過高。（4）滲碳層深度不均勻（5）表層貧碳或脫碳（6）表面腐蝕和氧化（2）反常組織

定義：滲氮是在一定溫度下，于一定介質(zhì)中使氮原子滲入工件表層的化學(xué)熱處理工藝。方法主要有氣體滲氮和離子滲氮等。

氣體滲氮工藝：滲氮溫度一般為500-560℃，時間一般為30-50小時，采用氨氣(NH3)作滲氮介質(zhì)。氨氣在450℃以上溫度時即發(fā)生分解，產(chǎn)生活性氮原子：2NH3—3H2+2[N]三、鋼的滲氮定義：滲氮是在一定溫度下，于一定介質(zhì)中使氮原子滲入工件活性氮原子被工件表面吸附后：（1）首先形成氮在α-Fe中的固溶體；（2）當(dāng)含氮量超過α-Fe的溶解度時，便形成氮化物（Fe4N、Fe2N）。氮還可與許多合金元素形成彌散的氮化物，如AlN、CrN、Mo2N等，這些合金氮化物具有高的硬度和耐磨性，同時具有高的耐腐蝕性。因此，含有Cr、Mo、Al等合金元素的鋼是最常用的滲氮鋼。

由于氣體滲氮工藝周期很長，因此發(fā)展了快速滲氮方法，如輝光離子滲氮、鹵化物催化滲氮、高頻感應(yīng)加熱滲氮等?；钚缘颖还ぜ砻嫖胶螅旱入x子滲氮原理利用稀薄氣體的輝光放電現(xiàn)象加熱工件表面和電離化學(xué)熱處理介質(zhì)，使之實現(xiàn)在金屬表面滲入欲滲元素的工藝稱為輝光放電離子化學(xué)熱處理，簡稱離子化學(xué)熱處理。因為在主要工作空間內(nèi)是等離子體，故又稱等離子化學(xué)熱處理。在真空室內(nèi)(133-1330Pa)，陰極(工件)與陽極(容器)之間通高壓(400-1100V)電，可使通入真空室中的氨(或氮、氫混合氣)電離，并在工件周圍產(chǎn)生輝光放電。此時氮離子向工件(陰極)表面沖擊，加熱工件并在表面富集FeN，分解后滲入鋼鐵材料。離子轟擊陰極表面的反應(yīng)等離子滲氮原理利用稀薄氣體的輝光放電現(xiàn)象加離子滲氮過程表面的反應(yīng)：載能電子產(chǎn)生電離和中性氮原子：氮離子轟擊工件表面，濺射鐵及表面污物，加熱和清潔活化表面的作用。濺射的鐵原子與氣相中性氮原子在鄰近工件表面發(fā)生反應(yīng)，生產(chǎn)FeNFeN在工件表面的沉積和分解。

離子滲氮過程表面的反應(yīng)：載能電子產(chǎn)生電離和中性氮原子：1-油旋轉(zhuǎn)泵；2-冷卻水入口；3-氣壓測量；4-冷卻水出口；5-處理零件；6-供氣；7-溫度測量；8-電源；9-控制離子滲氮設(shè)備示意圖1-油旋轉(zhuǎn)泵；2-冷卻水入口；離子滲氮設(shè)備示意圖鋼的氮化組織鋼的氮

滲氮的特點：

（1）滲氮件的表面硬度高（相當(dāng)于65HRC～72HRC）。并可保持到560～600℃而不降低；（2）氮化后鋼件不需其他熱處理，滲氮件的變形很??；

（3）滲氮后具有良好的耐腐蝕性能。這是由于滲氮后表面形成致密的氮化物薄膜；（4）氣體滲氮所需時間很長，滲氮層也較薄（一般為0.3～0.6mm）。例如38CrMoAl鋼制壓縮機活塞桿為獲得0.4～0.6mm的滲氮層深度，氣體滲氮保溫時間需60h左右。

應(yīng)用：特別適宜要求表面耐磨的精密零件。例如磨床主軸、鏜床鏜桿、精密機床絲杠、內(nèi)燃機曲軸以及各種精密齒輪和量具等。

滲氮的特點：

應(yīng)用：特別適宜要求表面耐磨的精密零件滲氮工藝分類：一類是以提高工件表面硬度、耐磨性及疲勞強度等為主要目的的滲氮，稱為強化滲氮；另一類是以提高工件表面抗腐蝕性能為目的的滲氮，稱為抗腐蝕滲氮（防腐滲氮）。獲得0.015～0.06mm厚的ε相。滲氮工藝分類：滲碳與滲氮工藝比較

工藝溫度/℃時間/h后續(xù)熱處理表面硬度變形適用材料舉例氣體滲碳930～9503～9淬火+低溫回火58～64HRC大20，20Cr,20CrMnTi氣體滲氮500～60020～50不需要950～1200HV相當(dāng)于65～72HRC小38CrMoAl滲碳與滲氮工藝比較

常見滲氮缺陷：（1）變形撓曲變形，尺寸增大。滲氮前去應(yīng)力處理。（2）脆性和滲氮層剝落由表層氮的濃度過大引起。（3）滲氮層硬度不足預(yù)備熱處理脫碳，晶粒粗大。常見滲氮缺陷：滲氮層脆性檢驗：根據(jù)維氏硬度壓痕的完整程度來評定其脆性等級。分為四級：1級不脆壓痕完整；2級較脆壓痕邊緣略有蹦碎；3級脆壓痕邊緣蹦；4級極脆嚴(yán)重蹦碎。滲氮層脆性檢驗：四、鋼的碳氮共滲

定義：碳氮共滲是在奧氏體狀態(tài)下，同時將碳、氮滲入工件表層，并以滲碳為主的化學(xué)熱處理工藝。液體碳氮共滲：介質(zhì)為氰鹽，劇毒。氣體碳氮共滲：常用。高溫氣體共滲（900～950℃），溫度過高；中溫氣體共滲（700～880℃）；低溫氣體共滲（<570℃）氣體軟氮化。四、鋼的碳氮共滲定義：碳氮共滲是在奧氏體狀態(tài)下，同時

中溫氣體碳氮共滲（滲碳為主）：優(yōu)點：（1）同樣條件下，共滲速度高于單獨的滲碳、滲氮速度；（2）變形??；（3）零件表面硬度、耐磨性抗蝕性、疲勞強度較滲碳的高。但耐磨性和疲勞強度低于滲氮件。中溫碳氮共滲多用于處理汽車及機床上的齒輪、凸輪、蝸桿、蝸輪和活塞銷等零件。NH3+CO→HCN+H2ONH3+CH4→HCN+3H2

2HCN→H2+2[C]+2[N]中溫氣體碳氮共滲（滲碳為主）：

共滲介質(zhì)：含氨氣的滲碳氣及含碳氮的有機液體（滴注法）

共滲溫度：共滲溫度愈高，碳含量↑，氮含量↓，滲層厚度↑。共滲溫度↓，減小變形，但形成高氮化合物，心部組織淬火后硬度低。

共滲后的熱處理：淬火＋低溫回火

共滲層組織：細針狀馬氏體＋碳、氮化合物＋殘余奧氏體。含碳量過高，接近滲碳體性能，脆性增加；含碳量低，含氮量高，硬度降低，脆性也增加。

常見缺陷：表層殘余奧氏體過多，碳氮濃度過高所致；黑色組織，氣氛較難控制，易出現(xiàn)氫脆。共滲介質(zhì)：含氨氣的滲碳氣及含碳氮的有機液體（滴注法）

低溫氣體氮碳共滲（軟氮化）：以滲氮為主的氮、碳共滲，溫度一般低于570℃。與一般氣體氮化相比，處理時間可大大縮短（1～3小時），另一個突出優(yōu)點為軟氮化表層硬面具有一定的韌性，不易剝落。滲層外表面由Fe2N、Fe4N和Fe3C組成，又稱白亮層，往里為氮化物和含氮鐵素體組成的擴散層，白亮層硬度較純氣體滲氮低，故脆性小。特點：加熱溫度低、處理時間短、鋼件變形小，又不受鋼種限制，所以主要用于處理各種工模具以及一些軸類零件。例如高速鋼刀具經(jīng)其處理后，壽命可提高20%～200%。3Cr2W8壓鑄模處理后壽命可提高3～5倍，中低碳鋼處理后，疲勞強度可提高60%以上。

低溫氣體氮碳共滲（軟氮化）：特點：加熱溫度低、處理

氮碳共滲的工藝參數(shù)：

(1)介質(zhì)

：連續(xù)式作業(yè)爐一般采用吸熱式氣氛和氨氣的混合氣，體積比1：1為最佳；周期式作業(yè)爐中所采用的介質(zhì)種類較多。我國常用的有尿素、甲酰胺、三乙醇胺以及醇類加氨氣等。采用不同介質(zhì)，共滲層中碳、氮含量則有所不同，將對共滲層性能有一定影響，應(yīng)根據(jù)試驗來確定。

(2)溫度和時間：一般氮碳共滲溫度為570℃，共滲后快冷可顯著提高疲勞強度。溫度過高，化合物層增厚，容易出現(xiàn)疏松，且高于共析溫度后，滲層中出現(xiàn)相，快冷后出現(xiàn)馬氏體，使變形增大；低于570℃，不僅速度慢，性能也差。保溫時間根據(jù)層深要求而定，一般為l-6小時。氮碳共滲的工藝參數(shù)：

氮碳共滲的組織和性能

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滲層組織表面一般為白亮層，又稱化合物層，其主要為相，視碳、氮含量不同，尚有少量相和Fe3C。在化合物層以內(nèi)則為擴散層，這一層組織和普通滲氮相同，主要是氮的擴散層。因此，擴散層的性能也和普通氣體滲氮相同，若為具有氮化物形成元素的鋼，則軟氮化后可以顯著提高硬度。

氮碳共滲的組織和性能

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化合物層的性能與碳氮含量有很大關(guān)系。含碳量過高，雖然硬度較高，但接近于滲碳體性能，脆性增加；含碳量低，含氮量高，則趨向于純氮相的性能，不僅硬度降低，脆性也反而提高。氮碳共滲后應(yīng)該快冷，以獲得過飽和的固溶體，造成表面殘余壓應(yīng)力，可顯著提高疲勞強度。氮碳共滲后，表面形成的化合物層也可顯著提高抗腐蝕性能?；衔飳拥男阅芘c碳氮含量有很大關(guān)系。含碳量過高，雖然硬度

高溫碳氮共滲又叫做氰化。由于溫度比較高，碳原子擴散能力很強，所以以滲碳為主,形成含氮的高碳奧氏體，淬火后得到含氮高碳馬氏體。由于氮的滲入促進碳的滲入,使共滲速度比滲碳快，保溫4～6h可得到0.5～0.8mm的滲層，同時由于氮的滲入，提高了過冷奧氏體的穩(wěn)定性，加上共滲溫度比較低，奧氏體晶粒不會粗大，所以鋼件碳氮共滲后可直接淬油，滲層組織為細針狀的含氮馬氏體加碳氮化合物和少量殘余奧氏體。碳氮共滲層比滲碳層有更高的硬度、耐磨性、抗蝕性、彎曲強度和接觸疲勞強度。但一般碳氮共滲層比滲碳層淺，所以一般用于承受載荷較輕，要求高耐磨性的零件。

高溫碳氮共滲又叫做氰化。由于溫度比較高，碳原子擴散能力

低溫氮碳共滲的溫度較低，這時碳原子的擴散能力較弱，且鐵素體溶碳能力很低,是以滲氮為主，形成氮碳化合物層。由于滲層硬度比滲氮層低，所以又稱軟氮化。由于碳的促進作用,軟氮化的滲速比滲氮快得多。只要保溫4～6h就可形成0.15～0.25mm的共滲層，大大縮短了共滲時間。軟氮化的滲層除了表面的氮碳化合物層(白亮層),往里還有一定深度的擴散層，由氮化物和含氮鐵素體組成，所以滲層硬度過渡較氮化層平緩，脆性較少。白亮層硬度雖比滲氮層稍低，但仍有較高的硬度、耐磨性和高的疲勞強度。低溫氮碳共滲處理溫度低、時間短、變形小，適用于碳鋼、合金鋼和一些模具的處理。

低溫氮碳共滲的溫度較低，這時碳原子的擴散能力較弱，五、滲金屬滲金屬的基本原理和其他化學(xué)熱處理相似，由含有滲入元素的介質(zhì)分解產(chǎn)生活性原子而被吸收到基體金屬表面，由于擴散作用使?jié)B入元素向零件內(nèi)部遷移。

目的：將鋼材表面合金化，使之具有所需要的特殊性能。

分類：根據(jù)所用滲劑聚集狀態(tài)不同，可分固體法、液體法及氣體法。五、滲金屬滲金屬的基本原理和其他化學(xué)熱處理相似，由含有

1、固體法滲金屬最常用的是粉末包裝法，把工件、粉末狀的滲劑、催滲劑和燒結(jié)防止劑共同裝箱、密封、加熱擴散而得。優(yōu)點：操作簡單，無需特殊設(shè)備，小批生產(chǎn)應(yīng)用較多，如滲鉻、滲釩等。缺點：產(chǎn)量低，勞動條件差，滲層有時不均勻，質(zhì)量不易控制等。例如固體滲鉻：滲劑為鉻鐵粉+NH4Cl＋Al2O3；滲鉻過程如下：當(dāng)加熱至1050℃時，氯化銨分解形成HCl，HCl與鉻鐵粉作用形成CrCl2，并分解出活性鉻原子[Cr]滲入工件表面。與此同時，氯與氫結(jié)合成HCI，HCI再至鉻鐵粉表面形成CrCl2，并重復(fù)前述過程而達到滲鉻目的。1、固體法滲金屬優(yōu)點：操作簡單，無需特殊設(shè)備，小批生2、液體法滲金屬可分兩種，一種是鹽浴法，一種是熱浸法。目前最常用的鹽浴法滲金屬是T．D．法。它是在熔融的硼砂浴中加入被滲金屬粉末，例如滲釩：把欲滲工件放入(80-85)％Na2B407＋（20-15)％釩鐵粉鹽浴中，在950℃保溫3-5小時，即可得到一定厚度(幾個微米到20微米)的滲釩層。

2、液體法滲金屬

優(yōu)點：操作簡單，可以直接淬火；

缺點：比重偏析，必須在滲入過程中不斷攪動鹽浴。另外，硼砂有腐蝕作用，必須及時清洗工件。熱浸法滲金屬是較早應(yīng)用的滲金屬工藝，例如滲鋁：把滲鋁零件經(jīng)過除油去銹后，浸入780土10℃熔融的鋁液中經(jīng)15-60分鐘后取出，此時在零件表面附著一層高濃度鋁覆蓋層，然后在950-1050℃溫度下保溫4-5小時進行擴散處理。為了防止零件在滲鋁時鐵的溶解，在鋁液中應(yīng)加入10％左右的鐵。

優(yōu)點：操作簡單，可以直接淬火；

3、氣體法滲金屬一般在密封罐中進行，把反應(yīng)罐加熱至滲金屬溫度，被滲金屬的鹵化物氣體掠過工件表面時發(fā)生置換、還原、熱分解等反應(yīng)，分解出的活性金屬原子滲入工件表面。氣體滲鉻速度較快，但氫氣易爆炸，氯化氫有腐蝕性，故應(yīng)注意安全。

3、氣體法滲金屬滲金屬法的進一步發(fā)展是多元共滲，如鉻鋁共滲，鋁硅共滲等。此外，還出現(xiàn)金屬元素與非金屬元素的共滲，如硼釩共滲，硼鋁共滲等。多元共滲的目的是為了獲取單一滲的長處，克服單一滲的不足。例如硼釩共滲，可以獲得單一滲釩層硬度高、韌性好和單一滲硼層滲層深較的優(yōu)點，克服了滲釩層較薄及滲硼層較脆的缺點，獲得了較好的綜合性能。滲金屬法的進一步發(fā)展是多元共滲，如一、化學(xué)熱處理基本原理1、化學(xué)熱處理過程2、化學(xué)熱處理滲劑3、化學(xué)反應(yīng)分類4、化學(xué)熱處理的吸附過程及其影響因素5、擴散過程二、鋼的滲碳1、氣體滲碳2、固體滲碳法三、鋼的滲氮四、鋼的碳氮共滲1、中溫氣體碳氮共滲2、低溫氣體碳氮共滲3、高溫氣體碳氮共滲五、滲金屬1、固體法滲金屬2、液體法滲金屬3、氣體法滲金屬一、化學(xué)熱處理基本原理三、鋼的滲氮鋼的化學(xué)熱處理第五章熱處理工藝——鋼的化學(xué)熱處理第五章熱處理工藝——49

定義：將鋼件放在具有一定活性的介質(zhì)中加熱、保溫，使一種或幾種元素滲入鋼件的表層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝?；具^程：①分解：在一定溫度下，介質(zhì)通過化學(xué)分解，形成能滲入工件的活性原子；②吸收：工件表面吸收活性原子，并溶入工件材料晶格的間隙或與其中元素形成化合物；③擴散：被吸收的原子由表面逐漸向心部擴散，從而形成具有一定深度的滲層。

目的：①提高滲層硬度和耐磨性；②提高零件接觸疲勞強度和提高抗擦傷能力；③提高零件抗氧化、耐高溫性能；

常用種類：滲碳、滲氮、碳氮共滲、氮碳共滲定義：將鋼件放在具有一定活性的介質(zhì)中加熱、保溫，使一種一、化學(xué)熱處理基本原理

1、化學(xué)熱處理過程一般常把它看成由滲劑中的反應(yīng)、滲劑中的擴散、滲劑與被滲金屬表面的界面反應(yīng)、被滲元素原子的擴散和相變等過程所構(gòu)成。

例如相界面反應(yīng)：

2NH3＝3H2十2[N]產(chǎn)生活性氮原子，滲入鋼件表面進行滲氮。滲金屬時也可以類似反應(yīng)表示。擴散是相界面反應(yīng)產(chǎn)生的原子滲入金屬表面后向鋼件內(nèi)部的遷移過程。

化學(xué)熱處理過程有時可以只有擴散過程，例如用熱浸法滲金屬時，就是把工件浸在熔融的金屬中，直接吸附金屬原子并向內(nèi)部擴散。一、化學(xué)熱處理基本原理化學(xué)熱處理過程有時可以只有擴

2、化學(xué)熱處理滲劑

一般由含有欲滲元素的物質(zhì)組成，有時還含有催滲劑,以便從滲劑中分解出含有被滲元素的活性物質(zhì)。所謂滲劑的活性就是在相界面反應(yīng)中易于分解出被滲元素原子的能力。例如固體滲碳時，除了炭粒以外，還尚須加碳酸鋇和碳酸鈉，這碳酸鋇和碳酸鈉就是催滲劑，碳酸鋇和碳酸鈉在滲碳前后沒有變化，僅在滲碳過程中把炭粒變成活性物質(zhì)CO。2、化學(xué)熱處理滲劑3、化學(xué)反應(yīng)分類

分解反應(yīng)：CH4=2H2+[C]氣體滲碳2NH3=3H2+2[N]氣體滲氮

置換反應(yīng)：3MeClx+xFe→xFeCl3+3[Me]滲金屬

還原反應(yīng)：2MeClx+xH2→xHCl+2[Me]滲金屬在滲劑一定條件下，則影響滲劑活性的因素是溫度和分解反應(yīng)前后參與反應(yīng)物質(zhì)的濃度或分壓。3、化學(xué)反應(yīng)分類4、化學(xué)熱處理的吸附過程及其影響因素化學(xué)熱處理時，相界面反應(yīng)是和金屬表面對滲劑的吸附過程緊密相關(guān)的。一般固體表面對氣相的吸附分成兩類，即物理吸附和化學(xué)吸附。

物理吸附：固體表面對氣體分子的凝聚作用。大多為多分子層，吸附速度快，達到平衡也快。

化學(xué)吸附：固體晶格與活性原子之間結(jié)合力類似化學(xué)鍵力，有明顯選擇性。單分子層，需要一定的活化能，吸附速度隨溫度升高而增大。影響因素：溫度、表面活性、表面粗糙度4、化學(xué)熱處理的吸附過程及其影響因素表層與心部的被滲元素的濃度差引起的。包括：純擴散和反應(yīng)擴散。1）純擴散

定義：滲入元素在母相金屬中形成固溶體，在擴散過程中不發(fā)生相變或化合物的形成和分解。C、N、B與Fe形成間隙固溶體；Cr、Al、Si等形成置換固溶體。擴散過程純擴散反應(yīng)擴散擴散控制型混合控制型

5、擴散過程表層與心部的被滲元素的濃度差引起的。包括：（a）擴散控制型表面濃度很快達到界面反應(yīng)平衡濃度，化學(xué)熱處理過程主要取決于擴散過程。滲層深度與擴散時間的關(guān)系：這種擴散現(xiàn)象多數(shù)發(fā)生在化學(xué)熱處理過程的初期，或發(fā)生在滲劑活性不足以使?jié)B入元素在工件表面達到鋼中飽和濃度的場合。擴散層深度與擴散時間之間符合拋物線定律。

（b）混合控制型表面被滲原子不能馬上達到平衡濃度，滲層的增長速度取決于界面反應(yīng)速度（被滲原子溶入表面的速度）和金屬中該元素的擴散速度。擴散過程純擴散反應(yīng)擴散擴散控制型混合控制型（a）擴散控制型（b）混合控制型擴散過程純擴2）反應(yīng)擴散當(dāng)滲劑的活性高，滲入元素的濃度大于該溫度下的飽和極限時，可能出現(xiàn)以下情況：a）發(fā)生相變，由溶解度較低的固溶體轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙舛容^高的固溶體；b）由溶解度較低的固溶體轉(zhuǎn)變?yōu)闈舛雀叩幕衔?。新相的長大速度不僅取決于滲入元素在新相中的擴散，而且取決于滲入元素在與其相鄰的相中的擴散。2）反應(yīng)擴散

加速化學(xué)熱處理過程的途徑：

1）物理催滲法利用電場、磁場、輻射等，改變溫度、氣壓的物理方法，或利用機械的彈塑性變形等方法來加速滲劑的分解，活化工件表面，提高吸附和吸收能力，加速擴散?！窀邷鼗瘜W(xué)熱處理；●高壓或負(fù)壓化學(xué)熱處理；●高頻化學(xué)熱處理；●促進分解，提高活性，降低擴散激活能，提高擴散速度。

2）化學(xué)催化法加速化學(xué)熱處理過程的途徑：1）物理催滲法2）化學(xué)催化法在滲劑中加入一種或幾種化學(xué)試劑或物質(zhì)，促進滲劑的分解活化工件表面，提高被滲元素的滲入能力。●鹵化物催化法（氟、氯等化合物）●提高滲劑活性的淬滲方法如加入BaCO3，Na2CO3。加速化學(xué)熱處理過程的途徑：1）物理催滲法加速化學(xué)熱處理過程的途徑：二、鋼的滲碳定義：將零件放在具有活性碳原子的介質(zhì)中加熱、保溫，使碳原子滲入的化學(xué)熱處理工藝。

滲碳方法：固體滲碳、液體滲碳和氣體滲碳，滲碳新技術(shù)有真空滲碳和離子滲碳等。其中氣體滲碳原料氣資源豐富，工藝成熟，應(yīng)用最廣泛。二、鋼的滲碳定義：將零件放在具有活性碳原子1、氣體滲碳

氣體滲碳介質(zhì)：（1）碳氫化合物有機液體，如煤油、甲醇等；（2）氣態(tài)介質(zhì)，如液化石油氣、天然氣。滲碳介質(zhì)滴入或通入高溫（大于900℃）滲碳爐內(nèi)，使其分解為活性的碳原子[C]，反應(yīng)式如下：2CO—CO2+[C]CH4—2H2+[C]1、氣體滲碳材料：20鋼工藝情況：左圖：900℃氣體滲碳8h，坑冷；右圖：又經(jīng)840℃淬火浸蝕方法：4％硝酸酒精溶液浸蝕組織說明：左圖：平衡態(tài)下，由表(圖左)及里(圖右)的組織形貌，珠光體(共析層)，珠光體和網(wǎng)狀鐵素體(亞共析過渡層)，鐵素體和珠光體(心部)。其中共析層為0.95mm；亞共析層(過渡層)為0.95mm，總滲層為1.90mm。右圖：滲碳淬火后表層組織，馬氏體和少量殘余奧氏體。由圖可知，滲層表層的碳含量較低(無過共析層)，淬火溫度不高，故馬氏體細小，在高倍下才能分辨出針葉狀。63×800×材料：20鋼63×800×材料：20Cr工藝情況：930~C滲碳后緩冷浸蝕方法：4％硝酸酒精溶液浸蝕組織說明：高溫滲碳緩慢冷卻的正常組織分布形貌，最表面為過共析滲碳層，基體組織為細片狀珠光體及均勻分布的白色顆粒狀碳化物，含碳約0.9％，占0.15mm深。第二層為共析滲碳層，占0.6mm，基體為細片狀珠光體，l00倍下灰黑色分布，這一層含碳量為0.77％左右，是滲碳層中主要的一層組織。第三層為亞共析滲碳過渡層，基體為珠光體及鐵素體混合分布，而且鐵素體隨著深度的增加而增加，珠光體則逐漸減少，一直過渡到心部組織為止。過渡層占0.4mm。心部原始組織主要為白色鐵素體及黑色珠光體，珠光體約占25％。材料：20Cr氣體滲碳工藝：

滲碳溫度：一般為900-950℃，使鋼完全奧氏體化，被工件表面吸附的活性碳原子溶入奧氏體，并由表及里進行擴散，獲得一定厚度的滲層。

滲碳時間：可根據(jù)滲層深度要求確定，一般可按每小時完成0.1-0.15mm的滲層深度來估算。滲碳后一般表面碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)達到0.85%-1.05%。

滲碳層深度：一般是從表面向內(nèi)至碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)規(guī)定處（一般為Wc=0.4%）的垂直距離，工件的滲碳層深度取決于工件的尺寸和工作條件，一般為0.5-2.5mm。氣體滲碳工藝：2、固體滲碳法

把滲碳工件裝入有固體滲碳劑的密封箱內(nèi)，在滲碳溫度下加熱滲碳。滲碳劑主要為固體炭粒和起催化作用的碳酸鹽組成。滲碳溫度為900～930℃。Na2CO3=Na2O+CO2BaCO3=BaO+CO2CO2+C（炭粒）=2CO2CO=CO2+[C]2、固體滲碳法

把滲碳工件裝入有固體滲碳劑滲碳件用鋼：一般采用碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%-0.25%的低碳鋼或低碳合金鋼，如20、20Cr、20CrMnTi等?？墒?jié)B碳件表面高硬度、耐磨，心部高強韌性、承受較大沖擊。滲碳后的熱處理及性能：滲碳后必須經(jīng)淬火+低溫回火后，才能滿足使用性能要求。經(jīng)過熱處理后使?jié)B碳件表面具有馬氏體和碳化物的組織，一般表面硬度58-64HRC。而心部根據(jù)采用鋼材淬透性的大小和零件尺寸大小，獲得低碳馬氏體或其他非馬氏體組織，心部具有良好的強韌性。滲碳工藝應(yīng)用：主要應(yīng)用于要求表面高硬度、高耐磨性而心部具有良好的塑性和韌性的零件，如汽車變速齒輪與機床齒輪、凸輪、軸、活塞銷等。滲碳件用鋼：一般采用碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%-0.25%的低碳鋼滲碳后的組織及常見缺陷：1）滲碳后組織馬氏體＋殘奧＋碳化物→馬氏體＋殘奧→馬氏體→心部組織2）常見缺陷（1）黑色組織含鉻、錳、硅等合金元素的滲碳鋼，組織中出現(xiàn)沿晶界呈斷續(xù)網(wǎng)狀的黑色組織。介質(zhì)中的氧向晶界擴散，形成氧化物。滲碳后的組織及常見缺陷：（2）反常組織先共析滲碳體周圍出現(xiàn)鐵素體。適當(dāng)提高淬火溫度或延長加熱時間，使奧氏體均勻化，并快速冷卻淬火。（3）粗大網(wǎng)狀碳化物原因可能是滲碳劑活性較大，滲碳溫度過高。（4）滲碳層深度不均勻（5）表層貧碳或脫碳（6）表面腐蝕和氧化（2）反常組織

定義：滲氮是在一定溫度下，于一定介質(zhì)中使氮原子滲入工件表層的化學(xué)熱處理工藝。方法主要有氣體滲氮和離子滲氮等。

氣體滲氮工藝：滲氮溫度一般為500-560℃，時間一般為30-50小時，采用氨氣(NH3)作滲氮介質(zhì)。氨氣在450℃以上溫度時即發(fā)生分解，產(chǎn)生活性氮原子：2NH3—3H2+2[N]三、鋼的滲氮定義：滲氮是在一定溫度下，于一定介質(zhì)中使氮原子滲入工件活性氮原子被工件表面吸附后：（1）首先形成氮在α-Fe中的固溶體；（2）當(dāng)含氮量超過α-Fe的溶解度時，便形成氮化物（Fe4N、Fe2N）。氮還可與許多合金元素形成彌散的氮化物，如AlN、CrN、Mo2N等，這些合金氮化物具有高的硬度和耐磨性，同時具有高的耐腐蝕性。因此，含有Cr、Mo、Al等合金元素的鋼是最常用的滲氮鋼。

由于氣體滲氮工藝周期很長，因此發(fā)展了快速滲氮方法，如輝光離子滲氮、鹵化物催化滲氮、高頻感應(yīng)加熱滲氮等。活性氮原子被工件表面吸附后：等離子滲氮原理利用稀薄氣體的輝光放電現(xiàn)象加熱工件表面和電離化學(xué)熱處理介質(zhì)，使之實現(xiàn)在金屬表面滲入欲滲元素的工藝稱為輝光放電離子化學(xué)熱處理，簡稱離子化學(xué)熱處理。因為在主要工作空間內(nèi)是等離子體，故又稱等離子化學(xué)熱處理。在真空室內(nèi)(133-1330Pa)，陰極(工件)與陽極(容器)之間通高壓(400-1100V)電，可使通入真空室中的氨(或氮、氫混合氣)電離，并在工件周圍產(chǎn)生輝光放電。此時氮離子向工件(陰極)表面沖擊，加熱工件并在表面富集FeN，分解后滲入鋼鐵材料。離子轟擊陰極表面的反應(yīng)等離子滲氮原理利用稀薄氣體的輝光放電現(xiàn)象加離子滲氮過程表面的反應(yīng)：載能電子產(chǎn)生電離和中性氮原子：氮離子轟擊工件表面，濺射鐵及表面污物，加熱和清潔活化表面的作用。濺射的鐵原子與氣相中性氮原子在鄰近工件表面發(fā)生反應(yīng)，生產(chǎn)FeNFeN在工件表面的沉積和分解。

離子滲氮過程表面的反應(yīng)：載能電子產(chǎn)生電離和中性氮原子：1-油旋轉(zhuǎn)泵；2-冷卻水入口；3-氣壓測量；4-冷卻水出口；5-處理零件；6-供氣；7-溫度測量；8-電源；9-控制離子滲氮設(shè)備示意圖1-油旋轉(zhuǎn)泵；2-冷卻水入口；離子滲氮設(shè)備示意圖鋼的氮化組織鋼的氮

滲氮的特點：

（1）滲氮件的表面硬度高（相當(dāng)于65HRC～72HRC）。并可保持到560～600℃而不降低；（2）氮化后鋼件不需其他熱處理，滲氮件的變形很??；

（3）滲氮后具有良好的耐腐蝕性能。這是由于滲氮后表面形成致密的氮化物薄膜；（4）氣體滲氮所需時間很長，滲氮層也較?。ㄒ话銥?.3～0.6mm）。例如38CrMoAl鋼制壓縮機活塞桿為獲得0.4～0.6mm的滲氮層深度，氣體滲氮保溫時間需60h左右。

應(yīng)用：特別適宜要求表面耐磨的精密零件。例如磨床主軸、鏜床鏜桿、精密機床絲杠、內(nèi)燃機曲軸以及各種精密齒輪和量具等。

滲氮的特點：

應(yīng)用：特別適宜要求表面耐磨的精密零件滲氮工藝分類：一類是以提高工件表面硬度、耐磨性及疲勞強度等為主要目的的滲氮，稱為強化滲氮；另一類是以提高工件表面抗腐蝕性能為目的的滲氮，稱為抗腐蝕滲氮（防腐滲氮）。獲得0.015～0.06mm厚的ε相。滲氮工藝分類：滲碳與滲氮工藝比較

工藝溫度/℃時間/h后續(xù)熱處理表面硬度變形適用材料舉例氣體滲碳930～9503～9淬火+低溫回火58～64HRC大20，20Cr,20CrMnTi氣體滲氮500～60020～50不需要950～1200HV相當(dāng)于65～72HRC小38CrMoAl滲碳與滲氮工藝比較

常見滲氮缺陷：（1）變形撓曲變形，尺寸增大。滲氮前去應(yīng)力處理。（2）脆性和滲氮層剝落由表層氮的濃度過大引起。（3）滲氮層硬度不足預(yù)備熱處理脫碳，晶粒粗大。常見滲氮缺陷：滲氮層脆性檢驗：根據(jù)維氏硬度壓痕的完整程度來評定其脆性等級。分為四級：1級不脆壓痕完整；2級較脆壓痕邊緣略有蹦碎；3級脆壓痕邊緣蹦；4級極脆嚴(yán)重蹦碎。滲氮層脆性檢驗：四、鋼的碳氮共滲

定義：碳氮共滲是在奧氏體狀態(tài)下，同時將碳、氮滲入工件表層，并以滲碳為主的化學(xué)熱處理工藝。液體碳氮共滲：介質(zhì)為氰鹽，劇毒。氣體碳氮共滲：常用。高溫氣體共滲（900～950℃），溫度過高；中溫氣體共滲（700～880℃）；低溫氣體共滲（<570℃）氣體軟氮化。四、鋼的碳氮共滲定義：碳氮共滲是在奧氏體狀態(tài)下，同時

中溫氣體碳氮共滲（滲碳為主）：優(yōu)點：（1）同樣條件下，共滲速度高于單獨的滲碳、滲氮速度；（2）變形??；（3）零件表面硬度、耐磨性抗蝕性、疲勞強度較滲碳的高。但耐磨性和疲勞強度低于滲氮件。中溫碳氮共滲多用于處理汽車及機床上的齒輪、凸輪、蝸桿、蝸輪和活塞銷等零件。NH3+CO→HCN+H2ONH3+CH4→HCN+3H2

2HCN→H2+2[C]+2[N]中溫氣體碳氮共滲（滲碳為主）：

共滲介質(zhì)：含氨氣的滲碳氣及含碳氮的有機液體（滴注法）

共滲溫度：共滲溫度愈高，碳含量↑，氮含量↓，滲層厚度↑。共滲溫度↓，減小變形，但形成高氮化合物，心部組織淬火后硬度低。

共滲后的熱處理：淬火＋低溫回火

共滲層組織：細針狀馬氏體＋碳、氮化合物＋殘余奧氏體。含碳量過高，接近滲碳體性能，脆性增加；含碳量低，含氮量高，硬度降低，脆性也增加。

常見缺陷：表層殘余奧氏體過多，碳氮濃度過高所致；黑色組織，氣氛較難控制，易出現(xiàn)氫脆。共滲介質(zhì)：含氨氣的滲碳氣及含碳氮的有機液體（滴注法）

低溫氣體氮碳共滲（軟氮化）：以滲氮為主的氮、碳共滲，溫度一般低于570℃。與一般氣體氮化相比，處理時間可大大縮短（1～3小時），另一個突出優(yōu)點為軟氮化表層硬面具有一定的韌性，不易剝落。滲層外表面由Fe2N、Fe4N和Fe3C組成，又稱白亮層，往里為氮化物和含氮鐵素體組成的擴散層，白亮層硬度較純氣體滲氮低，故脆性小。特點：加熱溫度低、處理時間短、鋼件變形小，又不受鋼種限制，所以主要用于處理各種工模具以及一些軸類零件。例如高速鋼刀具經(jīng)其處理后，壽命可提高20%～200%。3Cr2W8壓鑄模處理后壽命可提高3～5倍，中低碳鋼處理后，疲勞強度可提高60%以上。

低溫氣體氮碳共滲（軟氮化）：特點：加熱溫度低、處理

氮碳共滲的工藝參數(shù)：

(1)介質(zhì)

：連續(xù)式作業(yè)爐一般采用吸熱式氣氛和氨氣的混合氣，體積比1：1為最佳；周期式作業(yè)爐中所采用的介質(zhì)種類較多。我國常用的有尿素、甲酰胺、三乙醇胺以及醇類加氨氣等。采用不同介質(zhì)，共滲層中碳、氮含量則有所不同，將對共滲層性能有一定影響，應(yīng)根據(jù)試驗來確定。

(2)溫度和時間：一般氮碳共滲溫度為570℃，共滲后快冷可顯著提高疲勞強度。溫度過高，化合物層增厚，容易出現(xiàn)疏松，且高于共析溫度后，滲層中出現(xiàn)相，快冷后出現(xiàn)馬氏體，使變形增大；低于570℃，不僅速度慢，性能也差。保溫時間根據(jù)層深要求而定，一般為l-6小時。氮碳共滲的工藝參數(shù)：

氮碳共滲的組織和性能

：

滲層組織表面一般為白亮層，又稱化合物層，其主要為相，視碳、氮含量不同，尚有少量相和Fe3C。在化合物層以內(nèi)則為擴散層，這一層組織和普通滲氮相同，主要是氮的擴散層。因此，擴散層的性能也和普通氣體滲氮相同，若為具有氮化物形成元素的鋼，則軟氮化后可以顯著提高硬度。

氮碳共滲的組織和性能

：

化合物層的性能與碳氮含量有很大關(guān)系。含碳量過高，雖然硬度較高，但接近于滲碳體性能，脆性增加；含碳量低，含氮量高，則趨向于純氮相的性能，不僅硬度降低，脆性也反而提高。氮碳共滲后應(yīng)該快冷，以獲得過飽和的固溶體，造成表面殘余壓應(yīng)力，可顯著提高疲勞強度。氮碳共滲后，表面形成的化合物層也可顯