QPQ处理技术氮碳共渗的详细简介

　　在工件表面同时渗入氮、碳元素的工艺过程，称为氮碳共渗。该工艺可在气体、液体、固体等多种介质中进行。

氮碳共渗是在液体渗氮基体上发展起来，所用盐浴是剧毒的氰盐。为了提高盐浴活性，促使渗氮和渗碳过程加速，通入空气或氧气，即产生氧化过程加大氮和碳原子的活性。由于氰盐引起严重公害，又发展为加尿素为主要成分的氮碳共渗，虽然不用剧毒氰盐，但盐浴仍有氰酸根，且使用过程盐浴成分不稳定，因而液体氮碳共渗工艺的应用受到限制。气体氮碳共渗工艺由于其处理温度低(一般500-600℃)，以渗氮为主、渗碳为辅，同时渗后的性能比单一渗氮或渗碳更理想，因而使用较广泛。 [2] 渗氮或氮碳共渗改变组织状态，因而也改变钢铁材料在静载荷和交变应力下的强度性能、摩擦性、成形性及腐蚀性。当处理温度低于600℃时，就不会象奥氏体淬火那样发生组织转变，以致可以以任意速度进行冷却，而不出现马氏体。与淬火相比较，渗氮件和工具的尺寸和形状变化是极微小的。因而可简化或完全取消后加工处理，此外，能量消耗比其他热处理稍小。在所有工业领域中，应用渗氮或氮碳共渗提高强度、抗磨损和抗腐蚀性能，已在技术上获得广泛应用。 [3] 气体氮碳共渗法根据使用化学介质与工艺方法特点有

　　混合气体氮碳共渗法——使用吸热型(RX)气体与氨气或放热型(DX)与氨气;

　　尿素热分解氮碳共渗法;

　　含碳和氮有机溶剂滴入法——使用三乙醇胺(或甲酰胺、或乙二胺);

　　含氧气氛的气体氮碳共渗法。

　　QPQ处理氮碳共渗工艺特点

氮和碳同时共渗与单一渗氮相出具有以下特点：1.由于活性碳原子的存在，使渗氮速度加快，一旦表层ε相形成，将为共渗温度下渗碳创造条件。这表明碳与氮在共渗中是相互起促进作用的。因而氮碳共渗速度远高于单一渗氮速度。2.在氮碳共渗化合物层ε相中：除含有氮外，还含有一定量碳(约2%)。由于ε相中含有碳，使ε相的脆性降低。这表明氮碳共渗后的白亮化合物层不呈现脆性。

渗层组织与性能

氮碳共渗组织由化合物层和扩散层组成。一般，化合物层厚度约2～25μm。1.化合物层氮碳共渗层外层在硝酸酒精腐蚀以后发亮，几乎看不出组织。其组成相将随钢种而变。碳钢中化合物层是由Fe2~3N、FexCyNz、Fe4N和Fe3C相组成，而合金钢中化合物层是含Cr、Mo、AI等氮化物和合金氮碳化合物组成。2.扩散层连接在化合物层下的是氮碳共渗层的其余部分，大多呈界限清晰的明显过渡形式，其组成也随钢种而变碳钢中扩散层是由α-Fe、Fe4N、Fe3(CN)组成，而合金钢除α-Fe、Fe4N外，还由合金氮化物(如AlN、CrN、MoN等)与(FeMe)3(N、C)组成。3.性能间隙进入晶格的氮和化合生成氮化物及氮碳化台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。同时硬度随由外向内不断降低的氮含量而变化。碳钢化合物层的硬度约为HV 700～900，而合金钢约HV 1000～1500。氮碳共渗层有较高的抗拉强度和屈服强度及疲劳强度，但断面收缩率、延伸率及冲击韧性明显降低。这表明表层起脆性作用。