渗氮及碳氮共渗常见问题与解决的方法

气体碳氮共渗零件形变分析和改进措施史亚贝,邰　鑫(河南工业职业技术学院机电工程系,河南南阳473009)摘　要:气体碳氮共渗是在气体介质中,将碳和氮同时渗入工件表层,并以渗碳为主的化学热处理工艺。

相对于渗碳、渗氮,碳氮共渗具有一定的工艺优势,且易获得高的力学性能。

但生产中发现,此工艺在处理非均匀截面的套筒类零件时,易发生较大形变。

本文通过试验验证,着重分析零件变形原因,并提出相关改进意见。

关键词:气体碳氮共渗;套筒类零件;力学性能中图分类号:T G161 文献标志码:AAnalysis and Improvement Measure of G as C arbonitriding P arts DeformationSHI Yabei,TA I Xin(Department of Electrical&Mechanical Engineering,He’nan Polytechnic Institute,Nanyang473009,China) Abstract:Gas nitrocementation is a mechanical heat treatment process of mingling carbon with nitrogen in the surface of workpiece under the condition of gas medium,which had certain processing advantages and can obtain better mechanical property compared with carburization,nitriding and nitrocementation.But sleeve parts of non-uniform section often gener2 ated large deformation when gas carbonitriding process had been used in production.So its deformation reasons were ana2 lyzed in this paper,and the improvement measures were presented.K ey w ords:G as carbonitriding,Sleeve parts,Mechanical property 碳氮共渗是在一定温度下向钢的表层同时渗入碳和氮的过程,碳氮共渗习惯上又称作氰化。

气体碳氮共渗（3）气体碳氮共渗，是把含碳、氮的气体或液体有机化合物通入炉内，使其在一定温度下析出碳和氮的活性原子并渗入工件表面的工艺。

气体碳氮共渗不用氰盐，只要把一般气体渗碳设备稍加改装，便可进行共渗处理。

（一）共渗介质和化学反应气体碳氮共渗使用的介质可分为两大类：一是渗碳剂加氨，另一类是含有碳氮元素的有机化合物。

1．渗碳剂加氨渗碳剂是供碳源，可用以丙烷富化的吸热式气体；氨气则是供氮源。

碳氮共渗时，将上述两种气体按比例同时通入炉罐，它们除各自发生渗碳反应和渗氮反应外，还相互作用：CH4+NH3→HCN+3H2CO+NH3→HCN+H2O新生的氰化氢（HCN）又在工件表面分解产生活性原子HCN→H2+2【C】+2【N】活性碳氮原子被工件表面吸收并向内部扩散，形成共渗表层。

调整和控制炉气的碳势与氮势，就能控制渗层质量。

2．直接滴注含有碳氮元素的有机液体，如三乙醇胺、尿素的甲醇溶液等。

三乙醇胺是一种暗黄色粘稠液体，在高温下的理论热分解反应为（C2H4OH）3N→3CO+NH3+3CH4实际反应是复杂的，热解后的气体成分随温度变化而变化。

三乙醇胺的主要缺点是粘度大、流动性差，管道容易堵塞。

为此，必须加大滴液管直径并增设冷却水套。

有的单位先将其裂化（840~860℃），再通入工作炉；也有些单位用乙醇稀释（三乙醇胺与乙醇1：1）后使用。

尿素（NH2）2CO的甲醇溶液（最大溶解度为20%）也可以作为共渗介质，直接滴入炉内。

尿素在高温下分解出CO、H2、和【N】（NH2）2CO→CO+2H2+2【N】甲醇在高温下分解产生CO和H2CH3OH→CO+2H2配置共渗溶液时，应该综合考虑液体的粘度和流动性、合理的碳氮配比等诸因素，确定溶液的混合比。

例如，某单位以三乙醇胺、甲醇及尿素的混合液为共渗剂，其成分为：三乙醇胺500ml+甲醇500 ml+尿素180g，取得了良好效果。

（二）气体碳氮共渗的工艺参数共渗层的碳氮浓度和深度主要取决于共渗温度、时间和介质成分与供应量等因素：1．共渗温度共渗温度直接影响到介质的活性和碳氮原子的扩散系数，共渗速度随温度的升高而加快。

齿轮渗氮、氮碳共渗工艺及质量控制
齿轮渗氮是一种提高齿轮表面硬度和耐磨性的表面处理方法，可以通过在齿轮表面注入氮气，使其在表面形成氮化层。

齿轮渗氮的主要工艺包括气体渗氮和盐浴渗氮两种方法。

1. 气体渗氮工艺：气体渗氮是将齿轮置于渗氮炉中，通过加热至高温状态，然后通过氨气或氮气等气体进行渗透处理，使氮原子渗入齿轮表面形成氮化层。

这种工艺具有操作简单、渗透深度可控、成本较低等优点。

2. 盐浴渗氮工艺：盐浴渗氮是将齿轮浸入温度较高的盐浴溶液中进行处理，使盐浴溶液中的氮原子渗透到齿轮表面形成氮化层。

这种工艺渗透速度较快，渗透深度大，但操作复杂，成本较高。

质量控制是齿轮渗氮过程中非常重要的环节，主要包括以下几个方面：
1. 温度控制：温度是齿轮渗氮过程中的重要参数，需要控制在合适的范围内，以保证渗透效果和避免过热损坏齿轮。

2. 渗氮时间控制：渗氮时间是影响氮化层深度和均匀性的重要因素，需要根据齿轮的具体要求和设计要求来确定。

3. 渗氮介质控制：选择合适的渗氮介质对于渗透效果和氮化层质量都有重要影
响，需要根据具体情况进行选择。

4. 清洗和处理后的质量检验：渗氮后需要对齿轮进行清洗和处理，以去除表面的残留物，然后进行质量检验，包括硬度测试、金相分析、氮化层厚度测量等。

通过合理的工艺选择和质量控制，可以确保齿轮渗氮的效果和质量，提高齿轮的使用寿命和性能。

漫谈二关于气体氮碳共渗软氮化表面白亮层的控制问题〖化学热处理〗热000000000000001，如果说渗氮的目标是希望表面获得少无白亮层又有足够深度的扩散层，同时要求保持心部调质状态的高强韧性--见漫谈(一);那么，氮碳共渗(含短时氮化)则希望表面获得一定厚度、性能优良的白亮层，至于氮碳共渗时产生的扩散层有多厚，以及对心部机械性能的要求上，除特殊要求(比如某些模具、高耐磨零件等)以外，一般不作明文规定。

这是这两种工艺方法在技术目标层面上最基本的区别。

2，氮碳共渗工艺覆盖的钢种很宽，几乎所有的钢牌号到铸铁都可以用得上。

氮碳共渗之所以应用如此广泛，是因为那一层厚度不大的白亮层，具有高硬度、高耐磨和有一定抗蚀能力，同时在钢表面形成压应力可以提高一些疲劳性能;其二，在价廉的碳素钢和低合金钢上，可以很容易获得较好的白亮层。

良好的性价比，使这种工艺技术在轻负荷零件、精密的机械零件以及某些大路货的耐大气腐蚀上得到设计师和厂商们的普遍赞誉和认可。

然而，必须指出，它不可能替代重负荷零件所需要的渗氮，就像目前的渗氮不能完全替代渗碳一样。

3，白亮层的控制主要有两个方面，一是厚度，二是相结构。

厚度要求取决于零件的服役条件，也受钢牌号和相结构的限制，最常见的要求是5~25μm范围内选择。

白亮层的相结构与脆性直接关联，获得性能比较良好的白亮层，应当以单相ε或单相γ，组织为上等，而不是现在大都是那种ε+γ，双相组织。

(参见.ge%3D2page=230楼'孤鸿踏雪'的帖子)。

由于形成γ，化合物的含氮量范围很窄，韧性较好的纯γ，的厚度只能很浅薄(有其特定用途)，获得一定厚度的单相ε组织就成了热处理工作者氮碳共渗当前追寻的一个课题(参见)。

由于技术方法对限制，目前相关标准中检测白亮层脆性等级的尺度较大，难以判别脆性程度上的细微差别，也就是说，同样都是1级水平，由于相结构上的差别在使用性能上将有所区分，然而，并没有引起工程界的特别注意。

渗氮渗碳碳氮共渗碳氮共渗是一种常见的表面处理技术，通过渗碳和渗氮来改善材料的硬度和耐磨性。

本文将对渗氮、渗碳和碳氮共渗的原理、应用和工艺进行详细介绍。

一、渗氮渗氮是将氮原子渗入材料表面形成氮化物层的过程。

氮原子通过高温处理和氮气氛的作用，渗透到材料表面并与材料中的元素反应，形成硬质氮化物层。

这一薄层氮化物层不仅能提高材料的硬度和抗磨损性能，还能改善材料的耐腐蚀性。

渗氮的主要应用领域包括机械制造、汽车工业、航空航天等。

在机械制造中，渗氮可以增加零件的硬度和耐磨性，延长使用寿命；在汽车工业中，渗氮可以提高引擎零件的耐磨性和抗腐蚀性能；在航空航天领域，渗氮可以增强航空发动机部件的耐高温和耐磨性能。

渗氮的工艺流程一般包括清洗件表面、装配件和炉内预处理、渗氮和回火处理等步骤。

渗氮一般采用封闭式和开放式两种方式进行，根据具体应用需求可以选择合适的渗氮工艺。

二、渗碳渗碳是将碳原子渗入材料表面形成碳化物层的过程。

碳原子通过高温处理和含有碳气体的氛围，渗透到材料表面并在表面与材料中的元素反应，形成硬质碳化物层。

渗碳技术不仅能提升材料的硬度和耐磨性，还可以改善材料的断裂韧性和抗腐蚀性。

渗碳广泛应用于机械零件、钢铁制品等领域。

渗碳后的材料表面硬度高、耐磨性好，适用于制作耐磨零件，如轴承、齿轮等；同时碳化层的外表面与空气隔绝，降低了材料的腐蚀速率，提高了零件的使用寿命。

渗碳的工艺流程包括预处理、渗碳、淬火和回火等。

渗碳一般采用气体渗碳和液体渗碳两种方式进行，具体工艺参数可以根据材料的要求进行选择。

三、碳氮共渗碳氮共渗是将碳原子和氮原子同时渗入材料表面形成碳氮共渗层的过程。

碳氮共渗通过碳氮共渗剂和高温处理，使碳原子和氮原子分别与材料中的元素发生反应，形成硬质碳氮化物层。

碳氮共渗能够同时获得渗碳和渗氮的特性，提高材料的硬度、耐磨性和抗腐蚀性。

碳氮共渗广泛应用于汽车工业、航空航天等领域。

在汽车工业中，碳氮共渗可以提高零部件的硬度和耐磨性，同时还可以提高零部件的抗磨损能力和抗腐蚀性；在航空航天领域，碳氮共渗可以增强发动机部件的抗高温性能和抗腐蚀能力。

碳氮共渗质量缺陷1 渗层不均：产生原因：炉温不均，工件表面局部有炭黑或结焦。

排气不充分，工件表面不清洁，气体炉内循环不畅。

危害：表面硬度低，性能不均匀，工件淬回火易变形和开裂。

防止办法：补渗2 渗层过浅：产生原因：炉温偏低，共渗时间不足。

渗剂供给量不足，炉气碳势低及排气不畅。

危害：硬度、强度、抗疲劳性下降。

防止办法：补渗3网状或堆积状碳化物：产生原因：炉气碳势过高，或预冷温度过低。

危害：表面应力大，脆性大，易开裂。

防止办法：减少渗剂供给量，延长扩散时间和提高预冷温度。

4渗层残余奥氏体过多：产生原因：炉气碳势过高，预冷温度高。

危害：降低表面硬度易变形和开裂。

防止办法：减少渗剂供给量，延长扩散时间和降低预冷温度。

重新加热淬火或深冷处理。

5 心部铁素体过多：产生原因：预冷温度过低，或一次淬火加热温度远低于心部的临界点。

危害：心部硬度不够，强度降低，使心部不能支持受力大的表面。

防止办法：提高预冷和淬火温度。

6 黑色组织：钢中的合金元素发生内氧化，而导致淬透性下降，且氧化物质点又可作为相变的核心，使过冷奥氏体不稳定而发生分解生成黑色组织屈氏体、贝氏体等。

危害：降低表面的硬度、耐磨性和疲劳强度。

防止办法：减少炉内氧化性气氛（O2、CO2、H2O）改善炉子的密封性，排气充分，提高淬火冷却速度，采用对内氧化敏感度小的钢（如含Mo、W、Ni的钢）喷丸处理。

7 黑色孔洞：（只在碳氮共渗和氮碳共渗中出现）产生原因：氮介质的供给量较高，共渗温度过低。

危害：降低表面硬度和耐磨性防止办法：控制共渗层的氮含量，使其小于0.5%.8 畸变：产生原因：热应力。

变形随表面碳氮浓度的增加和渗层深度的增加而变严重。

危害：增加校正工序，畸变严重时，工件报废。

防止办法：装料方法要合理。

所用的渗碳吊具、料盘的形状、结构等应避免工件因加热和冷却不均而引起畸变；重新加热淬火的渗碳件应降低淬火加热温度；采用热油淬火；金属锻造流线要与渗碳工件外轮廓相似，严格控制正火后的带状组织和魏氏组织；采用压床淬火（大型盘状齿轮和齿圈）.9 屈氏体网：产生原因：合金元素内氧化导致合金元素贫化，而降低淬透性；碳氮共渗时形成的碳氮化物降低了奥氏体中的碳氮含量，使奥氏体的稳定性降低，易形成屈氏体；碳氮化物和氧化物起到了非自发形核的作用，加速了奥氏体的分解；共渗温度偏低（低于钢材的A C3），炉气不足或活性差；某些淬透性低的钢会出现屈氏体。

碳氮共渗热处理的标准包括温度、时间、气氛和冷却方式等几个方面。

1. 温度：碳氮共渗的温度通常在820～880℃范围内。

具体温度的选择取决于钢种和零件的使用性能。

2. 时间：共渗时间根据渗层深度要求而定。

层深与时间呈抛物线规律，可以通过公式计算得到。

3. 气氛：碳氮共渗的气氛通常使用尿素作为渗剂，也可以使用其他含碳、氮的物质作为渗剂。

气氛的控制对于共渗层的组织和性能有重要影响。

4. 冷却方式：共渗后的冷却方式可以根据需要选择不同的方法，如直接淬火、分级淬火、再次加热淬火等。

冷却方式的选择会影响共渗层的组织和硬度分布。

除了以上标准外，碳氮共渗热处理还需要注意以下几点：
1. 共渗前的表面准备：在进行碳氮共渗前，需要对零件表面进行清洗、除油、除锈等处理，以保证渗剂能够均匀地渗透到表面。

2. 渗剂的选择和配比：渗剂的选择和配比会影响共渗层的组织和性能，需要根据具体要求进行选择。

3. 炉温和气氛的控制：炉温和气氛的控制是共渗过程中的关键因素，需要严格控制以保证共渗层的质量和性能。

4. 后处理：共渗后需要进行适当的后处理，如淬火、回火等，以获得所需的组织和性能。

总之，碳氮共渗热处理的标准是多方面的，需要综合考虑温度、时间、气氛、冷却方式等因素，并注意共渗前的表面准备和后处理等步骤，以获得高质量的共渗层。

碳氮共渗处理
碳氮共渗处理是近年来发展起来的新型农田灌溉技术，它利用土壤和水之间的相互作用，通过氮素的共渗性，并以碳为渗透媒介，来管理水和氮的空间分布，同时提高肥料的定量利用效果，使农作物水土管理有效，解决作物水肥分离带来的土壤肥力低降，改善灌溉后土壤结构，降低土壤蒸发，减少肥料流失。

碳氮共渗处理主要包括以下几个方面：
一是碳氮共渗技术在农田灌溉中的应用，这项技术主要是将氮素以及碳源分散入土壤，以碳为渗透媒介，形成一种有机质混合物，优化水土结构，提高盐渍化的耐受性，让水分在层间转移更为有效，提高了肥料的共渗性和吸附性，控制氮的空间分布，使农田更好地利用施肥。

二是让碳氮共渗材料在灌溉的场景中发挥作用。

碳氮共渗材料可以是经过碳固定的蛋白质颗粒，或者是碳氮混合物，它们可以沿着土壤层之间的渗透通道，或者是穿过土壤表面，将氮素渗入土壤中，改善水肥分离现象，改变土壤肥力，促进水土保持和吸附氮素，提高农田水土管理效果。

三是碳氮共渗处理灌溉下的作物水肥效果。

碳氮共渗处理可以改变土壤结构，提高渗透性，防止水土流失，改善水分的分布，促进肥料的均匀排放，有效控制氮素的迁移，让肥料充分利用，提高了作物水肥效果。

碳氮共渗处理是一种有效的农田灌溉技术，它可以有效地解决农
田水肥分离导致的土壤肥力低降，改善灌溉后土壤结构，降低土壤蒸发，提高农作物的水土肥料管控效率，让灌溉后的农田更加肥沃，提高农作物的产量。

但是，这项技术也有局限性，比如不能有效地应对洪水灾害等，因此在实际应用时，我们应该对各种不同的因素进行全面考虑，充分利用碳氮共渗技术，为农业部门发展做出贡献。

渗碳渗氮、碳氮共渗和氮碳共渗，傻傻分不清楚？来看看他们的区别渗碳、渗氮、碳氮共渗和氮碳共渗，都是⾦属材料的表⾯处理⼯艺。

为了实现不同零件的⼯作条件和功能要求，需要对其表⾯进⾏不同的处理。

1. 渗碳渗碳是指使碳原⼦渗⼊到钢表⾯层的过程。

是使低碳钢的⼯件具有⾼碳钢的表⾯层，再经过淬⽕和低温回⽕，使⼯件的表⾯层具有⾼硬度和耐磨性，⽽⼯件的中⼼部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。

具体⽅法是将⼯件置⼊具有活性渗碳介质中，加热到900--950摄⽒度的单相奥⽒体区，保温⾜够时间后,使渗碳介质中分解出的活性碳原⼦渗⼊钢件表层，从⽽获得表层⾼碳、⼼部仍保持原有成分。

它可以使渗过碳的⼯件表⾯获得很⾼的硬度，提⾼其耐磨程度。

典型渗碳⼯艺流程 渗碳⼯件的材料⼀般为低碳钢或低碳合⾦钢(含碳量⼩于0.25%)。

渗碳后﹐钢件表⾯的化学成分可接近⾼碳钢。

⼯件渗碳后还要经过淬⽕，以得到⾼的表⾯硬度、⾼的耐磨性和疲劳强度，并保持⼼部有低碳钢淬⽕后的强韧性，使⼯件能承受冲击载荷。

渗碳⼯艺⼴泛⽤于飞机﹑汽车和拖拉机等的机械零件﹐如齿轮﹑轴﹑凸轮轴等。

⼯件渗碳淬⽕后的表层显微组织主要为⾼硬度的马⽒体加上残余奥⽒体和少量碳化物，⼼部组织为韧性好的低碳马⽒体或含有⾮马⽒体的组织，但应避免出现铁素体。

齿轮渗碳表⾯组织（马⽒体+碳化物）渗碳后⼼部组织低碳马⽒体⼀般渗碳层深度范围为0.8～1.2毫⽶，深度渗碳时可达2毫⽶或更深。

表⾯硬度可达HRC58～63，⼼部硬度为HRC30～42。

渗碳淬⽕后﹐⼯件表⾯产⽣压缩内应⼒﹐对提⾼⼯件的疲劳强度有利。

齿轮渗碳层深度按含碳介质的不同，渗碳可分为固体渗碳、液体渗碳、⽓体渗碳和碳氮共渗等。

2. 渗氮是在⼀定温度下⼀定介质中使氮原⼦渗⼊⼯件表层的化学热处理⼯艺。

常见有液体渗氮、⽓体渗氮、离⼦渗氮。

渗⼊钢中的氮⼀⽅⾯由表及⾥与铁形成不同含氮量的氮化铁，⼀⽅⾯与钢中的合⾦元素结合形成各种合⾦氮化物，特别是氮化铝、氮化铬。

钢的碳氮共渗（第一讲）碳氮共渗是碳氮原子同时渗入工件表面的一种化学热处理工艺。

最早，碳氮共渗是在含氰根的盐浴中进行的，故此又称氰化。

渗碳与渗氮相结合的的工艺，具有如下特点：1．氮的渗入降低了钢的临界点。

氮是扩大γ相区的合金元素，降低了渗层的相变温度A1与A3，碳氮共渗可以在比较低的温度进行，温度不易过热，便于直接淬火，淬火变形小，热处理设备的寿命长。

2．氮的渗入增加了共渗层过冷奥氏体的稳定性，降低了临界淬火速度。

采用比渗碳淬火缓和的冷却方式就足以形成马氏体，减少了变形开裂的倾向，淬透性差的钢制成的零件也能得到足够的淬火硬度。

3．碳氮同时渗入，加大了它的扩散系数。

840~860℃共渗时，碳在奥氏体中的扩散速度几乎等于或大于930℃渗碳时的扩散速度。

共渗层比渗碳具有较高的耐磨性、耐腐蚀性和疲劳强度；比渗氮零件具有较高的抗压强度和较低的表面脆性。

按使用介质不同，碳氮共渗分为固体、液体、气体三种。

固体碳氮共渗与固体渗碳相似，经常采用30~40％黄血盐，10％碳酸铵和50~60％木炭为渗剂。

这种方法的生产效率低，劳动条件差，目前很少使用。

液体碳氮共渗以氰盐为原料，历史悠久，质量容易控制，但氰盐有剧毒，且价格昂贵，使用受到限制。

气体碳氮共渗的发展最快。

按共渗温度，碳氮共渗一般分为低温（500~560℃）、中温（780~850℃）和高温~880~950℃）三种。

前者以渗氮为主，现在已定义为氮碳共渗，后两者以渗碳为主。

习惯上所说的碳氮共渗，主要指中温气体氮碳共渗。

碳氮共渗零件的机械性能同渗层表面的碳氮浓度、渗层深度与浓度梯度有关。

共渗层的碳氮浓度必须严格控制，含量过低，不能获得高的强度、硬度与理想的残余应力，影响耐磨性与疲劳强度。

反之，则不仅表层出现大量不均匀的块状碳氮化合物，脆性增加；而且会使淬火后残余奥氏体量剧增，影响表面硬度和疲劳强度。

一般推荐最佳的碳、氮浓度分别为0.70~0.95％C和0.25~0.40％N。

渗氮及碳氮共渗常见问题与解决的方法氮化工件表面硬度或深度不够（1）可能是所选材料不适合作氮化处理。

（2）可能是氮化处理前的组织状态较差。

（3）可能是氮化温度选择不当。

（4）炉中之温度或流气不均匀。

（5）氨量不恰当。

（6）渗氮的时间不够。

（7）氮化前工件表面有脏物。

氮化工件弯曲变形（1）氮化前的弛力退火处理没有做好。

（2）工件几何曲线设计不良，例如不对称、厚薄变化太大等因素。

（3）氮化中被处理的工件放置方法不对。

（4）被处理工件表面性质不均匀，例如清洗不均或表面温度不均等因素。

氮化工件发生龟裂现象（1）氨的分解率不正常。

（2）渗氮处理前工件表面存在脱碳层。

（3）工件设计有明显的锐角存在。

（4）白亮层太厚时。

氮化工件的白层过厚（1）渗氮处理的温度不当。

（2）氨的分解率低，可能发生此现象。

氮化处理时氨分解率不稳定（1）分解率测定器管路漏气。

（2）渗氮处理时装入炉内的工件太少。

（3）炉中压力变化导致氨气流量改变。

（4）触媒作用不当机械加工件前处理如何防止渗碳？（1）镀铜法，镀上厚度0.20mm左右。

（2）涂敷涂剂后乾燥。

（3）涂敷防渗碳涂敷剂后乾燥，如硼砂和有机溶剂為主。

（4）氧化铁和黏土混合物涂敷法。

（5）利用套筒或套螺丝。

渗碳（碳氮共渗）后工件硬度不足（1）冷却速度不足，可利用喷水冷却或盐水冷却。

（2）渗碳不足，可使用强力渗碳剂。

（3）淬火温度不足。

（4）淬火时加热发生脱碳，可使用盐浴炉直接淬火渗层剥离现象（1）含碳量的浓度坡度太大，应进行一次退火。

（2）不存在过度层，应缓和渗速。

（3）过渗现象，可考虑研磨前次之渗层（4）反覆渗碳（碳氮共渗）亦可能產生渗层剥离的现象。

很全面，渗碳+渗氮+碳氮共渗表面处理工艺渗碳与渗氮一般是指钢的表面化学热处理渗碳必须用低碳钢或低碳合金钢。

可分为固体、液体、气体渗碳三种。

应用较广泛的气体渗碳，加热温度900-950摄氏度。

渗碳深度主要取决于保温时间，一般按每小时0.2-0.25毫米估算。

表面含碳量可达0.85%-1.05%。

渗碳后必须热处理，常用淬火后低温回火。

得到表面高硬度心部高韧性的耐磨抗冲击零件。

渗氮应用最广泛的气体渗氮，加热温度500-600摄氏度。

氮原子与钢的表面中的铝、铬、钼形成氮化物，一般深度为0.1-0.6毫米，氮化层不用淬火即可得到很高的硬度，这种性能可维持到600-650摄氏度。

工件变形小，可防止水、蒸气、碱性溶液的腐蚀。

但生产周期长，成本高，氮化层薄而脆，不宜承受集中的重载荷。

主要用来处理重要和复杂的精密零件。

涂层、镀膜、是物理的方法。

“渗”是化学变化，本质不同。

钢的渗碳——就是将低碳钢在富碳的介质中加热到高温(一般为900-950C)，使活性碳原子渗入钢的表面，以获得高碳的渗层组织。

随后经淬火和低温回火，使表面具有高的硬度、耐磨性及疲劳抗力，而心部仍保持足够的强度和韧性。

渗碳钢的化学成分特点（1）渗碳钢的含碳量一般都在0.15%-0.25％范围内，对于重载的渗碳体，可以提高到0.25%-0.30％，以使心部在淬火及低温回火后仍具有足够的塑性和韧性。

但含碳量不能太低,，否则就不能保证一定的强度。

（2）合金元素在渗碳钢中的作用是提高淬透性，细化晶粒，强化固溶体，影响渗层中的含碳量、渗层厚度及组织。

在渗碳钢中通常加入的合金元素有锰、铬、镍、钼、钨、钒、硼等。

常用渗碳钢可以分碳素渗碳钢和合金渗碳钢两大类（1）碳素渗碳钢中，用得最多的是15和20钢，它们经渗碳和热处理后表面硬度可达56-62HRC。

但由于淬透性较低，只适用于心部强度要求不高、受力小、承受磨损的小型零件，如轴套、链条等。

（2）低合金渗碳钢如20Cr、20Cr2MnVB、20Mn2TiB等，其渗透性和心部强度均较碳素渗碳钢高，可用于制造一般机械中的较为重要的渗碳件，如汽车、拖拉机中的齿轮、活塞销等。

渗碳与渗氮一般是指钢的表而化学热处理渗碳必须用低碳钢或低碳合金钢。

可分为固体、液体、气体渗碳三种。

应用较广泛的气体渗碳，加热温度900-950°Co渗碳深度主要取决于保温时间，一般按每小时0. 2-0. 25mm估算。

表面含碳量可达百分之0.85-1.05o渗碳后必须热处理，常用淬火后低温回火。

得到表面高硬度心部高韧性的耐磨抗冲击零件。

渗氮应用最广泛的气体渗氮，加热温度500-600°Co氮原子与钢的表面中的铝、铭、钳形成氮化物，一般深度为0. 1-0.6nini, 氮化层不用淬火即可得到很高的硬度，这种性能可维持到600-650°Co工件变形小，可防止水、蒸气、碱性溶液的腐蚀。

但生产周期长，成本高，氮化层薄而脆，不宜承受集中的重载荷。

主要用来处理重要和复朵的精密零件。

涂层、镀膜是物理的方法。

“渗”是化学变化，本质不同。

钢的渗碳-一就是将低碳钢在富碳的介质中加热到高温（一般为900-950°C）,使活性碳原子渗入钢的表面，以获得高碳的渗层组织。

随后经淬火和低温回火，使表面具有高的硬度、耐磨性及疲劳抗力，而心部仍保持足够的强度和韧性。

渗碳钢的化学成分特点1）渗碳钢的含碳量一般都在0. 15—0.25%范围内，对于重载的渗碳体，可以提高到0.25-0.30%,以使心部在淬火及低温回火后仍具有足够的塑性和韧性。

但含碳量不能太低，否则就不能保证一定的强度。

2）合金元素在渗碳钢中的作用是提高淬透性，细化晶粒，强化固溶体，影响渗层中的含碳量、渗层厚度及组织。

在渗碳钢中通常加入的合金元素有镭、铭、操、钳、钩、帆、硼等。

常用渗碳钢可以分碳素渗碳钢和合金渗碳钢两大类1）碳素渗碳钢中，用得最多的是15和20钢，它们经渗碳和热处理后表而硬度可达56—62HRCo但由于淬透性较低，只适用于心部强度要求不高、受力小、承受磨损的小型零件，如轴套、链条等。

2）低合金渗碳钢如20Cr、20Cr2MnVB、20Mn2TiB等，其渗透性和心部强度均较碳素渗碳钢高，可用于制造一般机械中的较为重要的渗碳件，如汽车、拖拉机中的齿轮、活塞销等。

渗碳渗氮、氮碳共渗标准通俗地说，不锈钢就是不容易生锈的钢，实际上一部分不锈钢，既有不锈性，又有耐酸性（耐蚀性）。

不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜（钝化膜）的形成。

这种不锈性和耐蚀性是相对的。

试验表明，钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中，其耐蚀性随钢中铬含水量的增加而提高，当铬含量达到一定的百分比时，钢的耐蚀性发生突变，即从易生锈到不易生锈，从不耐蚀到耐腐蚀。

不锈钢的分类方法很多。

按室温下的组织结构分类，有马氏体型、奥氏体型、铁素体和双相不锈钢；按主要化学成分分类，基本上可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大系统；按用途分则有耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐海水不锈钢等等，按耐蚀类型分可分为耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、耐晶间腐蚀不锈钢等；按功能特点分类又可分为无磁不锈钢、易切削不锈钢、低温不锈钢、高强度不锈钢等等。

由于不锈钢材具有优异的耐蚀性、成型性、相容性以及在很宽温度范围内的强韧性等系列特点，所以在重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等行业中获取得广泛的应用。

奥氏体不锈钢在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。

钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。

奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni 系列钢。

奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化。

如加入S，Ca，Se，Te等元素，则具有良好的易切削性。

此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外，如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。

此类钢中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni，就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。

高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸肯有良好的耐蚀性。

由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能，在各行各业中获得了广泛的应用。

铁素体不锈钢在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。

渗碳、滲氮、碳氮共渗的说明
1.渗碳:渗碳后的工件经淬火和低温回火，使表面具有高硬度河耐磨性，而心部仍保持良好的塑性河韧性，从而满足工件外硬内韧的使用要求。

2.渗氮：零件渗氮后表面形成一层氮化物，不需要淬火就可以具有高的硬度、耐磨性、抗疲劳性河一定的腐蚀性，而且变形也很小，可以直接使用。

20Cr和40Cr渗碳淬火洛氏硬度HR C58-62.
渗氮用钢常常要求含有:Al、Cr、Mo等合金元素的钢，如果没有含上述元素（或含很少），因其生成的渗氮层很脆，容易剥落，不适合作为渗氮钢。

45钢的化学成分：
C=0.42 -0.50%；Si=0.17-0.37%；Mn=0.50-0.80%；Cr≤0.2%；Ni≤0.30%；Cu≤0.25%
故45#钢一般不能氮化。

适合氮化的钢有：38CrMoAlA，40Cr、42CrMo、50CrV等含有Al、Cr、Mo等合金元素的钢。

中高碳钢都可以淬火，锰钢也可以淬火。

3.碳氮共渗：又称氰化。

碳氮共渗是将钢件表面同时渗入碳原子河氮原子，形成碳氮共渗层，以提高工件的硬度、耐磨性河疲劳强度的处理方法。

渗碳、渗氮、碳氮共渗三者有什么不同？反映在材料题上具体有什么不一样的效果
渗碳:渗碳后的工件经淬火和低温回火，使表面具有高硬度和耐磨性，而心部仍保持良好的塑性和韧性，从而满足工件外硬内韧的使用要求。

渗氮：零件渗氮后表面形成一层氮化物，不需要淬火就可以具有高的硬度、耐磨性、抗疲劳性和一定的腐蚀性，而且变形也很小。

碳氮共渗：又称氰化。

碳氮共渗是将钢件表面同时渗入碳原子和氮原子，形成碳氮共渗层，以提高工件的硬度、耐磨性和疲劳强度的处理方法。

渗碳淬火、渗氮与碳氮共渗外观区别
三种热处理工艺处理的工件外观上差别不大，都有氧化色。

通过外观观察即可判定其热处理工艺的可能性不大。

渗氮是为什么。

渗碳是因为低碳钢含碳量不够。

那渗氮是为什么。

渗氮，是在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。

常见有液体渗氮、气体渗氮、离子渗氮。

传统的气体渗氮是把工件放入密封容器中，通以流动的氨气并加热，保温较长时间后，氨气热分解产生活性氮原子，不断吸附到工件表面，并扩散渗入工件表层内，从而改变表层的化学成分和组织，获得优良的表面性能。

渗入钢中的氮一方面由表及里与铁形成不同含氮量的氮化铁，一方面与钢中的合金元素结合形成各种合金氮化物，特别是氮化铝、氮化铬。

这
些氮化物具有很高的硬度、热稳定性和很高的弥散度，因而可使渗氮后的钢件得到高的表面硬度、耐磨性、疲劳强度、抗咬合性、抗大气和过热蒸汽腐蚀能力、抗回火软化能力，并降低缺口敏感性。

另外渗碳的最终目的是使渗过碳的工件表面获得很高的硬度，提高其耐磨程度。

碳氮共渗常见缺陷分析与对策内氧化：因氧原子渗入金属内层与合金元素发生内氧化和沿晶界形成氧化物。

在显微镜下观察到黑网为氧化物网，经硝酸酒精溶液浸蚀后扩大部分为极细珠光体与贝氏体组织，有细小粒状C·N化合物，属非马氏体组织。

共渗过程中，氧原子在钢件表面聚集并沿奥氏体晶界向内层扩散，而合金元素则由晶粒内向晶界及内层沿表层扩散，在表层与奥氏体晶界结合，形成合金元素氧化物。

一般含Cr、Mn、元素合金钢较易出现内氧化，贫化了周围奥氏体中合金元素含量，降低奥氏体稳定性，淬火时转变为极细珠光体与贝氏体，为非马氏体组织，降低硬度、耐磨性及综合力学性能。

对策→碳氮共渗不宜用传统产气量小的煤油排气，应选用产气量大的甲醇排气；充分干燥NH3气，排除H2O和适当提高共渗温度；若有足够磨量，可进行表面喷丸处理去除表面内氧化层和选用二次精炼含W、M0、V、Co合金钢等措施，能有效防止和避免内氧化。

残余奥氏体量过多：钢淬火冷却时过冷奥氏体转变成淬火马氏体，有小部分过冷奥氏体(残余奥氏体)不能转变为马氏体，与常温下与马氏体共存；淬火马氏体经不同温度回火后转变为不同回火组织，达到所需组织性能。

残余奥氏体在回火过程中可部分转变为马氏体，但材料和工艺不同或共渗时C·N含量过高和淬火加热温度偏高，渗后冷速过快，致使碳氮化合物析出量不够，均会导致残余奥氏体过量保留在使用状态中，降低硬度、耐磨性、疲劳强度、屈服强度、弹性极限和引起组织性能不够稳定。

因此，易导致在使用状态下发生组织转变与体积膨胀，发生参数变化，引起畸变。

为此，必须严格控制淬火残余奥氏体含量，过量残余奥氏体应采取相应措施消除。

对策→控制碳氮含量，一般含质量分数为0.75％-0.95％，含氮的质量分数为0.15％-0.35％为宜。

碳氮共渗保温后出炉温度不宜过高，适当降低淬火温度。

因合金钢含有大量降低马氏体点的合金元素，过高淬火加热温度会使钢中碳和合金元素大量潜入高温奥氏体中,奥氏体合金化程度高，增加奥氏体稳定性，使过冷奥氏体不易发生马氏体相变。