碳氮共滲是一種熱處理工藝,需將工件表面加熱至臨界溫度,同時滲入碳、氮兩種元素,最終實現(xiàn)工件外表面硬度提升的效果。該工藝主要分為液態(tài)、氣態(tài)兩種實現(xiàn)路徑。
液態(tài)碳氮共滲又稱氰化法,核心是利用由氰化物、碳化物、氯化物組成的鹽浴完成滲層處理。鹽浴中氰化物的濃度可根據(jù)工藝需求調(diào)整,整個過程通常在井式爐內(nèi)進行。
由于氰化物會釋放有毒氣體,操作時必須采取嚴格的防護措施。具體流程如下:
將工件懸掛于氰化物鹽浴池中,加熱鹽浴至鋼材下臨界溫度以上。
在 843℃的溫度下,滲入速度為每小時 0.12-0.25mm,保溫 2 小時后,滲入層厚度可達到 0.38mm。
根據(jù)工件所用鋼種的差異,選擇水淬或油淬的方式進行冷卻硬化。
工件硬化后,需進行徹底清洗,以去除表面殘留的氰化物鹽漬。
氣態(tài)碳氮共滲需在與滲碳爐結(jié)構(gòu)相似的專用爐體中開展。操作時先將工件放入爐膛,再向爐內(nèi)通入氨氣與碳化氣體的混合氣體,并保證氣體循環(huán)流動,爐體加熱溫度需控制在 732-926℃之間。
該工藝的核心原理是,工件在加熱過程中,從碳化氣體中吸收活性碳原子,同時從氨氣中吸收活性氮原子,最終形成表面硬化層。具體流程特點如下:
工件完成滲碳氮處理后,需從爐內(nèi)取出并立即淬入油中,這種冷卻方式既能保證工件獲得高硬度,又能有效減少變形風(fēng)險。
氣態(tài)碳氮共滲的表面硬化層相對較淺,例如在 926℃下保溫 4-5 小時,滲透深度約為 0.76mm。