碳氮共滲是在820～860℃溫度下，利用滲劑分解出的活性碳原子和氮原子，同時(shí)滲入工件表面的過程，共滲時(shí)間在1～3h，因此碳氮共滲具有滲碳和滲氮的雙重作用，共滲時(shí)間與滲層厚度、溫度和所用介質(zhì)有關(guān)，共滲層的碳氮含量取決于共滲溫度。共滲溫度提高則碳含量提高，氮含量降低；共滲溫度降低則碳含量降低，氮含量提高，共滲層中碳含量在0.7%～1.0%，氮含量在0. 15%～0.5%，多用于低碳鋼、中碳鋼和合金鋼等，滲劑有固體、氣體和鹽浴三種。碳氮共滲后進(jìn)行淬火+低溫回火處理，回火后的表層組織為含氮馬氏體+殘余奧氏體+少量碳氮化合物，心部為低碳馬氏體或中碳回火馬氏體。
碳氮共滲的特點(diǎn)為：
①在確保工件內(nèi)部高韌性的前提下，提高了表面硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度，同時(shí)氮降低了奧氏體的形成溫度，故工件可在較低的溫度下實(shí)現(xiàn)共滲；
②工件共滲后可直接淬火、不易出現(xiàn)過熱，工件的變形小；
③提高滲層的淬透性，可在緩和的介質(zhì)中淬火處理；
④滲速快，作業(yè)周期短。
滲碳后的鋼鐵零件表面獲得了0. 8%以上的含碳量，滲碳溫度在900～940℃，滲碳時(shí)間一般在3～6h左右，采用煤油作滲劑，同時(shí)添加甲醇為稀釋劑，可使?jié)B碳零件心部有一定的強(qiáng)度和韌性的前提下，工件表面的硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度等得到提高，從而獲得優(yōu)良的綜合力學(xué)性能。
滲碳后進(jìn)行熱處理的特點(diǎn)為：
①提高了表面滲層的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度；
②消除了滲層中的網(wǎng)狀滲碳體和適當(dāng)減少了殘余奧氏體的數(shù)量，減小了脆性和有助于合金鋼性能的改善；
③消除了內(nèi)應(yīng)力，增加了零件的尺寸穩(wěn)定性，可以防止因淬火和車削或磨削過程中產(chǎn)生的加工
④細(xì)化晶粒，提高了心部的韌性，滲層比碳氮共滲層厚，故可承受重載荷的作用。
從二者的熱處理工藝來看，二者均具有提高滲層的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度的效果。由于滲碳的溫度比碳氮共滲高，故工件的變形量和淬火后的變形大，滲碳周期長，能耗大，不利于降低熱處理成本。另外在表面的含碳量相同時(shí)，碳氮共滲層的耐磨性和疲勞強(qiáng)度均高于滲碳層，因此在能滿足工件工作要求的前提下，目前有些工件采用碳氮共滲來部分取代滲碳工藝是可行的，多用于處理汽車和機(jī)床的齒輪、蝸桿軸類零件等。
那么如何確定滲碳、碳氮共滲熱處理工藝過程中的排氣時(shí)間？
排氣階段的時(shí)間，小型工件通常是爐子達(dá)到滲碳溫度后再延續(xù)30~60min，以便完全清除爐內(nèi)的CO2 、H2O、O2等氧化脫碳性氣體，對于大中型工件僅僅考慮排除爐內(nèi)的氧化性氣氛還不夠，更要注意工件的到溫時(shí)間和均溫時(shí)間，這個(gè)時(shí)間往往被忽略，應(yīng)該引起重視。
這個(gè)時(shí)間可以按照下列公式計(jì)算：
T=K×W
式中
T——工件的到溫時(shí)間，min；
| |
