在工件表面同時(shí)滲入氮、碳元素的工藝過(guò)程，稱(chēng)為氮碳共滲。該工藝可在氣體、液體、固體等多種介質(zhì)中進(jìn)行。

氮碳共滲是在液體滲氮基體上發(fā)展起來(lái)，所用鹽浴是劇毒的氰鹽。為了提高鹽浴活性，促使?jié)B氮和滲碳過(guò)程加速，通入空氣或氧氣，即產(chǎn)生氧化過(guò)程加大氮和碳原子的活性。由于氰鹽引起嚴(yán)重公害，又發(fā)展為加尿素為主要成分的氮碳共滲，雖然不用劇毒氰鹽，但鹽浴仍有氰酸根，且使用過(guò)程鹽浴成分不穩(wěn)定，因而液體氮碳共滲工藝的應(yīng)用受到限制。氣體氮碳共滲工藝由于其處理溫度低(一般500-600℃)，以滲氮為主、滲碳為輔，同時(shí)滲后的性能比單一滲氮或滲碳更理想，因而使用較廣泛。 [2] 滲氮或氮碳共滲改變組織狀態(tài)，因而也改變鋼鐵材料在靜載荷和交變應(yīng)力下的強(qiáng)度性能、摩擦性、成形性及腐蝕性。當(dāng)處理溫度低于600℃時(shí)，就不會(huì)象奧氏體淬火那樣發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，以致可以以任意速度進(jìn)行冷卻，而不出現(xiàn)馬氏體。與淬火相比較，滲氮件和工具的尺寸和形狀變化是極微小的。因而可簡(jiǎn)化或完全取消后加工處理，此外，能量消耗比其他熱處理稍小。在所有工業(yè)領(lǐng)域中，應(yīng)用滲氮或氮碳共滲提高強(qiáng)度、抗磨損和抗腐蝕性能，已在技術(shù)上獲得廣泛應(yīng)用。 [3] 氣體氮碳共滲法根據(jù)使用化學(xué)介質(zhì)與工藝方法特點(diǎn)有

　　混合氣體氮碳共滲法——使用吸熱型(RX)氣體與氨氣或放熱型(DX)與氨氣;

　　尿素?zé)岱纸獾脊矟B法;

　　含碳和氮有機(jī)溶劑滴入法——使用三乙醇胺(或甲酰胺、或乙二胺);

　　含氧氣氛的氣體氮碳共滲法。

　　QPQ處理氮碳共滲工藝特點(diǎn)

氮和碳同時(shí)共滲與單一滲氮相出具有以下特點(diǎn)：1.由于活性碳原子的存在，使?jié)B氮速度加快，一旦表層ε相形成，將為共滲溫度下滲碳創(chuàng)造條件。這表明碳與氮在共滲中是相互起促進(jìn)作用的。因而氮碳共滲速度遠(yuǎn)高于單一滲氮速度。2.在氮碳共滲化合物層ε相中：除含有氮外，還含有一定量碳(約2%)。由于ε相中含有碳，使ε相的脆性降低。這表明氮碳共滲后的白亮化合物層不呈現(xiàn)脆性。

滲層組織與性能

氮碳共滲組織由化合物層和擴(kuò)散層組成。一般，化合物層厚度約2～25μm。1.化合物層氮碳共滲層外層在硝酸酒精腐蝕以后發(fā)亮，幾乎看不出組織。其組成相將隨鋼種而變。碳鋼中化合物層是由Fe2~3N、FexCyNz、Fe4N和Fe3C相組成，而合金鋼中化合物層是含Cr、Mo、AI等氮化物和合金氮碳化合物組成。2.擴(kuò)散層連接在化合物層下的是氮碳共滲層的其余部分，大多呈界限清晰的明顯過(guò)渡形式，其組成也隨鋼種而變碳鋼中擴(kuò)散層是由α-Fe、Fe4N、Fe3(CN)組成，而合金鋼除α-Fe、Fe4N外，還由合金氮化物(如AlN、CrN、MoN等)與(FeMe)3(N、C)組成。3.性能間隙進(jìn)入晶格的氮和化合生成氮化物及氮碳化臺(tái)物的氮有提高硬度的作用。形成氮化物的合金元素含量越多、硬度增加越高。同時(shí)硬度隨由外向內(nèi)不斷降低的氮含量而變化。碳鋼化合物層的硬度約為HV 700～900，而合金鋼約HV 1000～1500。氮碳共滲層有較高的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度及疲勞強(qiáng)度，但斷面收縮率、延伸率及沖擊韌性明顯降低。這表明表層起脆性作用。