碳氮共渗浅析
碳氮共渗(3)
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。
碳氮共渗技术的研究与应用
碳氮共渗技术的研究与应用碳氮共渗技术是一种新型的碳固化/氮掺杂技术，主要是利用钙碳化物的渗透性、反应性和热膨胀性，使空气中的氮原子在碳表面和表面之间共渗，从而有效地保护碳表面和表面，并提高碳表面抗热性能。
其出现主要是为了解决传统氮掺杂技术中存在的问题，如掺杂层太厚、掺杂层太薄、掺杂层不均匀等，其主要优势有：(1)杂层比传统氮掺杂技术薄至少一个数量级，可以有效很降低碳材料的比表面积，提高了碳材料的物理机械性能；(2)渗技术制备的层与基体一体化，无明显的界面，能够提高碳材料的抗热性能；(3)用共渗技术制备的层能够有效提高被掺杂材料的热导性，从而减小碳材料的热膨胀度；(4)渗技术用于碳材料的制备，可以有效降低物理机械性能下降的程度；近年来，碳氮共渗技术得到了广泛应用，在化学、能源、航空航天、船舶和军工等领域都有着重要的作用。
在化学方面，碳氮共渗技术可以用来制备高性能碳基助剂和介孔材料，例如以碳为基体的碳氮共渗催化剂，碳氮共渗介孔材料，等等。
这些介孔材料存在着催化特性、高比表面积、高热传导率等优点，在控制环境污染、改善空气质量等领域有重要的应用。
在能源方面，碳氮共渗技术可以用来制备钛碳复合材料，用于锂离子电池和超级电容器的电极材料。
这类复合材料具有较高的比容量和比能量，从而可以提高锂离子电池的安全性和稳定性，改善超级电容器的体积电容量；而且，同时具备较好的高温稳定性和抗潮湿性能，在节能、降耗和环境保护方面发挥着重要的作用。
在航空航天方面，碳氮共渗技术可用来制备碳氮复合材料，其具有优异的抗热、抗衰老性能，同时具有较好的抗氧化性能，因此可以用于航空航天领域中高温材料的制备，有效提升飞行器耐受高温环境的能力，从而提高航空安全性和可靠性。
在船舶领域，碳氮共渗技术可用来制备低密度、耐腐蚀性强、导热性、抗热稳定性好的复合材料，可用于制备船舶中的耐热保温材料，提高船舶的防护性能；而且，它还具有良好的抗氧化和抗磨损性能，从而能够延长船舶的使用寿命，改善船舶的经济效益。
钢的氮化及碳氮共渗讲解
钢的氮化及碳氮共渗
钢的氮化（气体氮化）
概念：氮化是向钢的表面层渗入氮原子的过程，其目的是提高表面硬度和耐磨性，以及提高疲劳强度和抗腐蚀性。
它是利用氨气在加热时分解出活性氮原子，被钢吸收后在其表面形成氮化层，同时向心部扩散。
氮化通常利用专门设备或井式渗碳炉来进行。
适用于各种高速传动精密齿轮、机床主轴（如镗杆、磨床主轴），高速柴油机曲轴、阀门等。
氮化工件工艺路线：锻造－退火－粗加工－调质－精加工－除应力－粗磨－氮化－精磨或研磨。
由于氮化层薄，并且较脆，因此要求有较高强度的心部组织，所以要先进行调质热处理，获得回火索氏体，提高心部机械性能和氮化层质量。
钢在氮化后，不再需要进行淬火便具有很高的表面硬度大于HV850）及耐磨性。
氮化处理温度低，变形很小，它与渗碳、感应表面淬火相比，变形小得多钢的碳氮共渗：碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程，习惯上碳氮共渗又称作氰化。
目前以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗（即气体软氮化）应用较是广。
中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度，耐磨性和疲劳强度，低温气体碳氮共渗以渗氮为主，其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性。
中温气体碳氮共渗
中温气体碳氮共渗介绍中温气体碳氮共渗是一种常用的表面处理工艺，主要应用于金属制品的硬化和耐磨性提升。
本文将从定义、工艺流程、应用领域等方面对中温气体碳氮共渗进行全面探讨。
定义中温气体碳氮共渗是指在中温下，通过将含有碳氮成分的气体与金属表面进行接触，使碳氮元素在金属表面扩散，并与金属原子发生化学反应，从而在金属表面形成一层具有高硬度和耐磨性的化合物层。
工艺流程中温气体碳氮共渗的工艺流程通常包括以下几个步骤：1. 表面准备首先，需要对金属工件进行表面准备，包括去除表面氧化物、油污等杂质，以确保气体能够充分接触金属表面。
2. 清洁处理金属工件经过表面准备后，需要进行清洁处理，以去除表面的杂质和污染物，保证金属表面的纯净度。
3. 预处理在清洁处理后，需要对金属工件进行一些预处理，如钝化处理、活化处理等，以提高金属表面的反应性。
4. 碳氮共渗将含有碳氮成分的气体引入碳氮共渗设备中，通过控制温度、压力和时间等参数，使气体与金属工件表面进行接触和反应，从而实现碳氮的共渗。
5. 冷却处理碳氮共渗完成后，需要对金属工件进行冷却处理，以稳定共渗层的组织结构，并提高其硬度和耐磨性。
6. 后处理最后，对共渗后的金属工件进行后处理，包括清洗、除去残留气体等，以保证共渗层的质量和稳定性。
应用领域中温气体碳氮共渗广泛应用于各个行业的金属制品表面处理，主要包括以下几个方面：1. 汽车工业中温气体碳氮共渗可用于汽车发动机的活塞、曲轴、凸轮轴等零部件的表面处理，提高其硬度和耐磨性，延长使用寿命。
2. 机械制造在机械制造行业中，中温气体碳氮共渗可用于各种机械零部件的表面处理，如齿轮、轴承、滚子等，提高其硬度和耐磨性，增强其使用性能。
3. 刀具行业中温气体碳氮共渗可用于刀具的表面处理，使刀具具有更高的硬度和耐磨性，提高切削效率和使用寿命。
4. 航空航天在航空航天领域，中温气体碳氮共渗可用于发动机零部件、涡轮叶片等的表面处理，提高其耐高温和耐磨性能，提升航空发动机的性能。
专题三钢的化学热处理—-碳氮共渗讲解
专题三钢的化学热处理—－碳氮共渗工艺设计与操作一、实验目的1、初步掌握碳氮共渗工艺过程及主要工艺参数的制定2、初步掌握碳氮共渗的操作方法及化学热处理质量检测与控制方法二、实验原理1. 碳氮共渗工艺参数的制定⑴碳氮共渗温度的选择温度的升高、渗入速度显著加快。
在常用的碳氮共渗温度范围内，随着温度的升高，氮的表面层浓度越来越低，而且急剧下降，而碳的含量却逐渐提高，特别是碳原子的渗入深度大大提高，但是高温下碳原子扩散加速所以碳的浓度达到一定值后又降低。
碳氮共渗温度较低时表面易形成脆性的高氮低碳化合物ε相，温度升高时可获得含氮渗碳体。
另外，由于氮的作用及氮碳的共同作用，碳氮共渗后的残余奥氏体量比渗碳时多且与共渗温度有关，温度的提高残余奥氏体在渗层中的分布加深，而其数量随温度的升高先是降低而后又随温度的升高而增加。
因此，在选择碳氮共渗温度时应该遵循的原则是：①尽可能提高渗速；②尽可能使渗层中保存一定的氮量；③尽可能使渗层中减少化合物层的出现；④尽可能使渗层在淬火后残余奥氏体量调整到一定值；⑤尽可能减少零件的变形。
综合各种因素，通常碳氮共渗温度在820～870℃之间。
⑵碳氮共渗时间的选择碳氮共渗工艺时间的长短主要决定于所要求的共渗层深度、共渗温度和钢种，此外共渗剂的成分和流量以及装炉量等也都有一定的影响。
共渗层深度与共渗时间的关系可以用下式表示：X=Kτ式中：X为共渗层深度（mm），τ为共渗时间（h）, K为共渗系数。
其中共渗系数与共渗温度、共渗介质和钢种有关，可通过实验测得。
表2列出了常用钢种的K值。
通常在较低的温度下碳氮共渗时，表面硬度随时间的延长而迅速增加；但当共渗时间继续延长时表面硬度不再增加。
而在较高的温度下碳氮共渗时，表面硬度值所对应的时间是2～3小时，如时间继续延长，表面硬度反而有下降的趋势。
表2 常用钢种的K值⑶碳氮共渗炉内气氛的控制气体碳氮共渗以渗碳为主；共渗剂通常由滴入液体渗碳剂和通入氨气，液体渗碳剂通常取丙酮或煤油和稀释剂甲醇。
钢的碳氮共渗5-4讲解
5.4 钢的碳氮共渗1：定义：在钢的表面同时渗入碳和氮的化学热处理工艺称为碳氮共渗。
2：氰化：碳氮共渗可以在气体介质中进行，也可在液体介质中进行．因为液体介质的主要成分是氰盐，故液体碳氮共渗又称为氰化。
3：目的：对低碳结构钢、中碳结构钢以及不锈钢等，为了提高其表面硬度、耐磨性及疲劳强度，进行820—850℃碳氮共渗。
中碳调质钢在570—600℃温度进行碳渗共渗，可提高其耐磨性及疲劳强度，而高速钢在550—560℃碳氮共渗的目的是进一步提高其表面硬度、耐磨性及热稳定性．4：软氮化：根据共渗温度不同，可以把碳氮共渗分为高温(900—950℃)、中温(700—880℃)及低温三种。
其中低温碳氮共渗，最初在中碳钢中应用，主要是提高其耐磨性及疲劳强度，而硬度提高不多(在碳素钢中)，故又谓之软氮化。
一、碳和氮同时在钢中扩散的特点同时在钢中渗入碳和氮，如前所述，至少已是三元状态图的问题，故应以Fe-N-C三元状态图为依据。
但目前还很不完善，还不能完全根据三元状态图来进行讨论。
在这里重要讲述一些C、N二元共渗的一些特点。
1．共渗温度不同，共渗层中碳氮含量不同。
氮含量随着共渗温度的提高而降低，而碳含量则起先增加，至一定温度后反而降低。
渗剂增碳能力不同，达到最大碳含量的温度也不同。
2．碳、氮共渗时碳氮元素相互对钢中溶解度及扩散深度有影响。
由于N使y相区扩大，且Ac3点下降，因而能使钢在更低的温度增碳。
氮渗入浓度过高，在表面形成碳氮化合物相，因而氮又障碍着碳的扩散。
碳降低氮在、相中的扩散系数，所以碳减缓氮的扩散。
3．碳氮共渗过程中碳对氮的吸附有影响．碳氮共渗过程可分成两个阶段：第一阶段共渗时间较短(1—3小时)，碳和氮在钢中的渗入情况相同；若延长共渗时间，出现第二阶段，此时碳继续渗入而氮不仅不从介质中吸收，反而使渗层表面部分氮原子进入到气体介质中去，表面脱氮，分析证明，这时共渗介质成分有变化，可见是由于氮和碳在钢中相互作用的结果。
20CrMnTi碳氮共渗组织性能分析与研究
其中，黑色组织是类似于渗碳淬火的晶界内氧化问题，形成机理也基本一样。但较渗碳工艺更容出现黑网，深度也较深；黑洞是光学显微镜下观察到的“黑洞”，本质上是空洞，空洞内可能光滑干净也可能有少量氧化物存在；黑带为空洞严重时连成一片，形成黑带；也可能是表面因为内氧化而形成较厚的非马组织浸蚀后表现为黑带。
This passage analysises and does research about metal surface and microhardness in different heating temperature and different holding time.Analysis of experimental results:liquid carbonitriding technology due to the infiltration of nitrogen,so reducing the critical point of steel,increased the permeation layer of the stability of supercooled austenite.Make the artifacts of poor hardenabilitycan get goodhardenability.Liquid carbonitridingiseasy to operate,at the same time,it can makethe metal surface hardness and wear resistance, etc. have improved significantly.
中碳钢碳氮共渗
中碳钢碳氮共渗中碳钢碳氮共渗是一种常见的表面处理技术，用于提高中碳钢的硬度和耐磨性。
这种技术的原理是将碳和氮元素一起渗透到钢材表面，形成一层硬度较高的表面层。
下面将详细介绍中碳钢碳氮共渗的工艺和特点。
一、中碳钢碳氮共渗的工艺1. 清洗：首先需要将中碳钢表面的油污、锈蚀等杂质清除干净，以保证共渗效果。
2. 预处理：将中碳钢置于高温炉中，在氮气气氛下进行预处理，使其表面形成一层氮化物薄膜，以增加表面的反应性。
3. 共渗：将经过预处理的中碳钢放入含有适量碳和氮的混合物中，进行共渗处理。
共渗时间和温度根据不同的材料和要求而定。
4. 淬火：共渗后的中碳钢需要进行淬火处理，以使其表面硬度更高。
5. 清洗：最后需要对淬火后的中碳钢进行清洗，去除表面残留物，以达到更好的表面质量。
二、中碳钢碳氮共渗的特点1. 提高硬度：中碳钢碳氮共渗后，表面硬度明显提高，可以达到HRC60以上。
2. 提高耐磨性：由于共渗后表面硬度提高，因此耐磨性也得到了提高。
3. 提高抗腐蚀性：共渗后的中碳钢表面形成了一层致密的氮化物薄膜，可以起到一定的抗腐蚀作用。
4. 易于加工：共渗后的中碳钢表面硬度提高，但内部仍然保持原有的韧性和可加工性。
5. 成本低廉：与其他表面处理技术相比，中碳钢碳氮共渗成本较低。
三、中碳钢碳氮共渗的应用1. 模具制造：模具需要具有较高的硬度和耐磨性，因此中碳钢碳氮共渗技术广泛应用于模具制造领域。
2. 机械制造：机械零部件需要具有较高的硬度和耐磨性，因此中碳钢碳氮共渗技术也常用于机械制造领域。
3. 刀具制造：刀具需要具有较高的硬度和耐磨性，因此中碳钢碳氮共渗技术也广泛应用于刀具制造领域。
总之，中碳钢碳氮共渗是一种常用的表面处理技术，可以提高中碳钢的硬度、耐磨性和抗腐蚀性，广泛应用于模具制造、机械制造和刀具制造等领域。
碳氮共渗
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。
碳氮共渗的原理及应用
碳氮共渗的原理及应用1. 碳氮共渗的概述碳氮共渗是一种常见的表面改性技术，通常用于增强材料的表面硬度和耐磨性。
它是通过在材料表面同时注入碳和氮元素来实现的。
碳氮共渗可以在低温条件下进行，因此适用于许多不锈钢、工具钢和其他金属材料。
2. 碳氮共渗的原理碳氮共渗的原理主要涉及以下几个方面：2.1 碳氮的渗透机制碳氮在固态材料中的渗透主要是通过晶界扩散和格子扩散两种机制进行的。
晶界扩散是指碳氮原子沿晶界进行迁移，而格子扩散是指碳氮原子直接在晶体内部进行迁移。
晶界扩散是碳氮渗透的主要机制，因为晶界比晶体内部更容易形成缺陷和空位，从而为碳氮原子提供了更好的迁移通道。
2.2 碳氮元素的作用碳氮元素的共渗可以显著改善材料的表面硬度和耐磨性。
碳元素可以形成硬质碳化物，如碳化铁、碳化钨等，使材料的硬度大大提高。
氮元素可以提高材料的耐腐蚀性能，因为氮元素可以与金属元素形成稳定的氮化物，防止金属材料与外界氧气、水等发生化学反应。
2.3 渗透工艺参数的影响碳氮共渗的效果受许多工艺参数的影响，包括温度、压力、渗透时间等。
较高的温度和压力有助于提高碳氮渗透的速度和深度。
而较长的渗透时间可以增加碳氮元素在材料中的含量。
3. 碳氮共渗的应用碳氮共渗技术在许多领域都有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：3.1 刀具制造碳氮共渗可以显著提高刀具的硬度和耐磨性，从而延长刀具的使用寿命。
这对于需要进行大量切削和磨削操作的工业领域尤为重要。
3.2 汽车制造碳氮共渗可以用于汽车发动机的气缸套等关键部件的表面处理，提高其耐磨性和耐腐蚀性能。
这有助于提高发动机的可靠性和寿命。
3.3 机械制造碳氮共渗可以应用于机械零件的表面硬化处理，从而提高其耐磨性和承载能力。
这对于重载机械设备的制造和使用具有重要意义。
3.4 航空航天领域碳氮共渗可以用于航空航天器材料的表面处理，提高其耐高温和抗氧化性能。
这对于确保航空航天器材料在极端环境下的安全可靠运行具有关键作用。
碳氮共渗初探
Zonghe Yanjiu♦综合研究|碳氮共渗初探吕铁铮（江苏省设备成套股份有限公司，江苏南京210009）摘要:首先对碳氮共渗的概念、现状、发展进行简要介绍，然后对碳氮共渗工艺，尤其是广泛应用的中温气体碳氮共渗进行较详尽的分析,接着对碳氮共渗的缺陷产生、预防、质量控制等进行论述和研究,最后展望了碳氮共渗的发展前景。
关键词：碳氮共渗；工艺分析；质量控制0引言笔者于20世纪80年代初毕业于工科院校的热处理专业，后分中心，有较时间从事热处生产和研究的经历，接触的件较，较广，尤其对氮、渗碳、碳氮共渗等有较的研究要笔者的工经历，对碳氮共渗，尤其是气体碳氮共渗进行了初，希望与广行、共1碳氮共渗概述1.1碳氮共渗定义碳氮共渗2是渗碳和渗氮发展的工艺，制件时渗入碳原和氮的2其要的是制件的、、、等1.2碳氮共渗的方法和分类（1）渗2碳氮共渗分体碳氮共渗用碳、碳等渗、体碳氮共渗要和气体碳氮共渗气、、、、要2共渗温2碳氮共渗分低温碳氮共渗（520〜580+、中温碳氮共渗（780〜880.）和高温碳氮共渗（880〜9302温碳氮共渗也称软氮中温碳氮共渗1.3碳氮共渗的化学机理应用较广的气体碳氮共渗一采用丙烷富化的吸热式气体作为渗剂的化学反应为例：CH5+NH3—HCN+3H2CO+NH i—HCN+^O新生成的氢酸（HCN工件表面分解产生活性原子：HCN—H2+2[C]+2[N]活性碳氮原子被零件面吸收，形成共渗表层，从而改变金属件的成分，通随后的淬火等达善件能的目的。
2气体碳氮共渗工艺分析根据钢种、零件大小形状、机械性能要求等的不同，适时选择、调整共渗剂种类、流量、共渗温度、共渗时间、后续方法等期达到最佳的工艺参数组使后的零件获得适的能是研究的主要目的。
2.1共渗介质目前气体碳氮共渗常用的渗剂主要有两大类:一类是2%〜10%的氨气加渗碳气体，另一类是含碳氮的有机溶液，常用的有及中溶入20%左右的尿素。
共渗介质中量增加使渗透层中氮量提高，碳量降应根据、渗组织能要求及共渗温确定氨气比例。
轴承钢碳氮共渗碳的原因
轴承钢碳氮共渗碳的原因轴承钢碳氮共渗碳是一种常用的表面处理技术，通过同时在轴承钢表面进行碳和氮的共渗，可以大大提高轴承钢的硬度、耐磨性和抗疲劳性能。
那么，为什么碳氮共渗碳可以起到这样的作用呢？碳氮共渗碳可以提高轴承钢的硬度。
碳和氮是两种常见的合金元素，在轴承钢表面进行共渗，可以使碳和氮与钢中的铁元素发生化学反应，形成强硬的碳化物和氮化物。
这些碳化物和氮化物具有很高的硬度，可以显著提高轴承钢的表面硬度。
而表面硬度的提高对于承受高压、高速旋转和重载的轴承来说尤为重要，可以有效延长轴承的使用寿命。
碳氮共渗碳可以提高轴承钢的耐磨性。
在轴承运转过程中，轴承表面会受到来自外界的摩擦和磨损。
而碳氮共渗碳可以在轴承表面形成一层坚硬的碳化物和氮化物层，这些层能够增加轴承表面的硬度和耐磨性。
在实际应用中，碳氮共渗碳处理后的轴承表面摩擦系数更低，摩擦磨损减少，从而延长了轴承的使用寿命。
碳氮共渗碳还可以提高轴承钢的抗疲劳性能。
在轴承工作过程中，轴承表面往往会受到来自外界的冲击和震动，这些冲击和震动容易导致轴承表面产生微小裂纹。
而碳氮共渗碳可以形成一层坚硬的表面层，能够有效地抵抗裂纹的扩展，提高轴承的抗疲劳性能。
碳氮共渗碳处理后的轴承具有更高的疲劳寿命，可以承受更大的工作负荷和振动。
总结起来，轴承钢碳氮共渗碳之所以能够提高轴承钢的硬度、耐磨性和抗疲劳性能，是因为共渗过程中形成的碳化物和氮化物层。
这些层能够增加轴承表面的硬度，提高轴承的耐磨性和抗疲劳性能。
通过碳氮共渗碳技术处理的轴承具有更长的使用寿命和更高的可靠性，广泛应用于各种机械设备和工业领域中。
在实际应用中，碳氮共渗碳还可以根据不同的要求进行调节和优化。
通过控制共渗温度、时间和气氛组成等参数，可以调整碳氮共渗碳的深度和均匀性，以及形成的碳化物和氮化物的类型和含量。
这样可以根据具体的使用要求，选择不同的共渗工艺和参数，以获得最佳的表面处理效果。
轴承钢碳氮共渗碳通过形成硬度高、耐磨性好和抗疲劳性能强的碳化物和氮化物层，可以显著提高轴承钢的性能和使用寿命。
碳氮共渗_精品文档
碳氮共渗碳氮共渗技术在材料工程领域中扮演着重要的角色。
碳和氮是两个常见的元素，它们的共渗可以显著改善材料的性能，包括硬度、耐腐蚀性、耐磨损性以及高温性能等。
本文将介绍碳氮共渗的基本概念、工艺过程、影响因素以及应用领域。
碳氮共渗是一种将碳和氮同时渗入材料表面的过程。
通过在高温下将含有碳和氮的气体或固体与材料接触，使元素渗透到材料的表层中。
这种共渗过程不仅会增加材料的硬度，还会形成一种称为碳化物或氮化物的新相，从而显著改善材料的性能。
碳氮共渗的工艺过程通常分为几个步骤。
首先，需要选择合适的碳氮源和材料基体。
常用的碳源包括固体碳源，如石墨、金刚石等，以及气体碳源，如甲烷、乙烯等。
而氮源可以是氨气、氮气等。
材料基体通常是金属或陶瓷材料。
在共渗过程中，首先要将材料基体与碳氮源置于高温环境下，通常为800℃至1200℃。
然后，在一定时间内，让碳和氮渗透到材料的表面。
渗透速率受到温度、渗透剂浓度、渗透时间等因素的影响。
碳氮共渗的影响因素非常复杂，包括温度、渗透剂浓度、渗透时间、基体材料等。
温度是影响共渗速率和深度的关键因素。
高温可以提高材料的扩散速率，从而促进共渗的进行。
同时，渗透剂浓度和渗透时间也会直接影响共渗层的厚度和均匀性。
碳氮共渗技术在许多领域中具有广泛的应用。
其中最重要的应用之一是在材料硬度方面的提升。
碳氮共渗可以形成一种称为碳氮化物的新相，具有良好的硬度和耐磨损性。
因此，碳氮共渗被广泛应用于工具钢、汽车发动机零部件、轴承等领域。
此外，碳氮共渗还可以提高材料的耐腐蚀性能，使其更适合在恶劣环境中使用。
总之，碳氮共渗技术是一种重要的材料加工技术，它可以显著改善材料的性能。
通过调整温度、渗透剂浓度和渗透时间等参数，可以实现对共渗层性质的控制。
碳氮共渗在材料硬度、耐磨损性、耐腐蚀性等方面的应用表明，这种技术在工程领域中具有广泛的应用前景。
未来，随着材料科学的进一步发展，碳氮共渗技术将不断优化和创新，为材料工程带来更多的突破和进步。
碳氮共渗作用
碳氮共渗作用碳氮共渗作用________________________________碳氮共渗作用是指碳和氮在一个环境中共同参与的过程，在这一过程中，碳和氮互相影响，影响着环境的结构和功能。
碳氮共渗作用是一个复杂的、多方面的过程，它不仅受到环境条件和生物因子的影响，而且还受到生物因子的影响，这些因子之间存在着相互作用。
一、碳氮共渗作用的主要过程1、碳氧化过程碳氧化过程是指有机物利用氧化剂将有机物中的碳原子氧化，从而产生CO2。
这个过程需要氧化剂（如氧、水、酶）及有机物作为原料。
通常，植物体内通过光合作用将光能转化为化学能，利用氧化剂将CO2氧化成CO2，从而实现有机物的合成。
2、氮循环氮循环是指土壤中的氮元素在自然界中的循环过程，其中包括大气中氮的沉降、土壤中氮的吸收、植物体内氮的合成、土壤中氮的分解、生物排泄物中氮的释放和大气中氮的回收等。
这些过程之间存在相互作用，相互影响，是土壤中氮元素的循环。
3、酶解过程酶解过程是指利用酶将有机物中的碳原子与氮原子分解，以释放出CO2和NH3 等产物。
酶解可以分为两个阶段：一是酶水解阶段，二是非酶水解阶段。
在酶水解阶段，利用酶将有机物中的C-N 键分解；在非酶水解阶段，利用pH值、温度和时间将C-N键分解。
4、吸收过程吸收过程是指土壤中的微生物利用CO2 和NH3 作为原料，利用有机物中的C-N 键合成有机物。
土壤中存在大量微生物，它们能够将CO2 和NH3 吸收并利用它们合成大量有机物。
二、碳氮共渗作用对土壤肥力的影响1、促进土壤有机物的形成通过碳氮共渗作用，微生物能够将CO2 和NH3 吸收并利用它们合成大量有机物。
这些有机物不仅可以增加土壤的有机质含量，而且还能够促进微生物的生长和多样性，从而促进土壤的肥力。
2、促进根系发育通过碳氮共渗作用，CO2 和NH3 能够被微生物吸收并利用，形成大量有机物。
这些有机物不仅可以增加土壤的含水量，而且也可以促进根系的发育，使根系能够吸收更多的养分，从而促进植物的生长。
渗碳、渗氮、碳氮共渗
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。
碳氮共渗
碳氮共渗温度随钢种而异，一般在820℃～870℃范围内选择。碳氮共渗时间取决于渗层浓度、共渗温度、共 渗介质及钢的化学成分。
氮碳共渗 (软氮化)是在含有活性碳、氮原子的介质中同时渗入氮和碳，并以渗氮为主的低温碳氮共渗工艺。
3)软氮化时间为1～6h范围。软氮化后的工件一般采用快冷 (油冷)。快冷不仅使氮化件表面色泽好，而且能 进一步提高零件的疲劳强度。对变形要求小的工件，软氮化后应当缓冷。
4)氮碳共渗赋予工件耐磨损、耐疲劳、抗咬合和擦伤的性能，以及处理时间短、温度低、变形小的特点，而 且不受钢种限制，适用于碳素钢、合金钢、铸铁及粉末冶金等材料。现已普遍地用于对模具、量具、刃具以及耐 磨零件进行的化学热处理，并获得良好的效果。
碳氮共渗
向钢的表层同时渗入碳和氮的过程
目录
01 工艺原理
03 的主要特点
02 的分类 04 工艺应用实例
向钢件表面同时渗入碳、氮的化学表面热处理工艺。以渗碳为主，渗入少量氮。因碳氮共渗工艺早期采用过 氰盐或含氰气氛作为渗剂，故又称“氰化”。按共渗介质状态分为气体、液体及固体3类。固体和液体碳氮共渗已 很少使用。气体碳氮共渗法不用氰盐，容易控制表面质量，可实现机械化、自动化，应用较广泛。与渗碳相比， 具有较快的渗入速度，较高的渗层的淬透性和回火抗力，耐磨性和抗疲劳性能好等优点，处理温度较低，常用来 代替渗碳处理。
CO+NH3===HCN+H2O
CH4+NH3===HCN+3H2
2HCN===2[C]+2[N]+H2
碳氮共渗并淬火、回火后的组织为含氮马氏体、碳氮化合物和残余奥氏体。深0.6～1.0mm的碳氮共渗层的强 度、耐磨性与深1.0～1.5mm的渗碳层相当。为减少变形，中等载荷齿轮等可用低于870℃的碳氮共渗代替930℃进 行的渗碳。
碳氮共渗常见缺陷分析与对策
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。
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碳氮共渗与氮碳共渗其实没有什么区别，热处理一般的都通称为碳氮共渗。
只是碳氮共渗又分为：1.高温碳氮共渗，以渗碳为主，加热到奥氏体化，渗层深。
2.中温碳氮共渗，以渗碳为主，加热到奥氏体化，但温度比高温碳氮共渗低，渗层较浅，又叫氰化
3.低温碳氮共渗，以渗氮为主，加热到共析线以下，组织不发生相变，变形很小，又叫软氮化。
但我认为如果在0.5mm以内时，一次离子渗就可以达到，可以根据零件实际需要对渗层深度进行修正，这样即可以节约成本又可以满足使用需要。
碳氮共渗（carbonitrided）与氮碳共渗（nitrocarburized）的区别：
1、 碳氮共渗carbonitriding ：在奥氏体状态下，同时将碳、氮渗入钢件表层，并渗碳为主的化学热处理工艺。
气体软氮化（碳氮共渗）温度常用560-570℃，因该温度下氮化层硬度值最高。氮化时间常为2-3小时，因为超过2.5小时，随时间延长，氮化层深度增加很慢。 可以看出碳氮共渗的温度最高，其组织由ε相、γ相和含氮的渗碳体Fe3（C，N）所组成，所以热应力和组织应力都较前两者大，再者渗层薄，所以不能承受重载。但这种处理也有优点，由于软氮化层不存在脆性ξ相，故氮化层硬而具有一定的韧性，不容易剥落。
4.碳氮共渗热处理的工艺温度低,一般淬火后的变形也小.
影视版主 2009-03-03 06:48
渗碳与碳氮共渗是有区别的:
渗碳一般都用880~940度,而碳氮共渗使用的温度比较低,一般在800~860度.
ummvixf 2009-03-03 06:49
2楼的说的不完全,对一些有安全要求的产品来说,选择渗碳更好点.其实两种工艺各有各的优点,具体要根据零件的服役条件及性能要求而选择.
CO+NH3?HCN+H2O
CH4+NH3?HCN+3H2
2HCN?2[C]+2[N]+H2
碳氮共渗并淬火、回火后的组织为含氮马氏体、碳氮化合物和残余奥氏体。深0.6～1.0mm的碳氮共渗层的强度、耐磨性与深1.0～1.5mm的渗碳层相当。为减少变形，中等载荷齿轮等可用低于870℃的碳氮共渗代替930℃进行的渗碳。
碳氮共渗渗层深度有限,对于大型渗碳齿轮等必须渗层有一定深度.对于国外有的标准不让用碳氮共渗,我不是太清楚,我猜的不要见笑:是不是碳氮共渗脆性大
－－－－－－－－－－－摘自 小乐 热处理学徒工
蕉桔梨萝柚 2009-03-03 06:48
但我曾见过一家美国企业的标准，对驱动桥齿轮明确规定不允许碳氮共渗?
曾看过一篇资料，谁写的搞忘了。主题是碳氮共渗齿轮层深可比渗碳齿轮减薄30~40%，但碳氮共渗齿轮的弯曲疲劳极限仍高于渗碳齿轮，还可节能30%左右。
日本的研究表明：碳氮共渗齿轮抗回火软化能力高于渗碳齿轮，但我曾见过一家美国企业的标准，对驱动桥齿轮明确规定不允许碳氮共渗。
－－－－－－－－－－－摘自 霜月 热处理工程师
(3)易于直接淬火，工件不易变形。
(4)氮原子的渗入还会增加渗层的淬透性，可用普通碳钢代替合金钢。
(5)氮原子的渗入又可使奥氏体稳定性有所提高，所以采用冷却能力较弱的介质，可减少工件变形与开裂。
－－－－－－－－－－－摘自 中心试验室 (Maosir) 版主
楼上的问得好，我也想知道原因。
加入氮的作用：抑制碳的扩散，从而有利于获得薄的渗层；提高淬透性，从而有利于获得抛光和耐磨性高的渗层；形成氮化物，硬度很高的氮化物颗粒可使得耐磨性更高。
碳氮共渗主要用来获得深度为0.075~0.75mm的硬而耐磨的渗层（而渗碳一般为0.8～8mm），比渗碳具有更好的淬透性
这些都是前些日子看的《渗碳和碳氮共渗》上的东西，美国金属学会编著的，苦于英文不好啊
有错之处请指正。
请教大侠等离子渗氮，气体渗氮，碳氮共渗比较，变形量，开裂倾向，硬化层深度，哪种方法大哪种方法小？哪种方法的硬化层深度在达到 0.4-0.6 MM 时开裂倾向和变形量最小。问题补充：
由于硬化层深度要达到 0.4~ 0.6 mm 深度是普通要求的 2倍以上，所以 等离子氮化时需要2次渗氮，而气体渗氮只需要延长渗氮时间至 100小时左右。这样的话对硬化层 变形，开裂倾向是否有影响？
XLNuFort 2009-03-03 06:48
渗碳与碳氮共渗的区别一般可以这么理解:
1.碳氮共渗的淬硬性比渗碳好.硬度也
略高， 耐磨性明显好得多.而且大多数碳素钢淬火油冷也能淬硬.
低温下做碳氮共渗，本来的目的就是减少热变形带入的尺寸偏差。
淬火不需要做。
具体的变形量要看产品的结构复杂程度、机加工量（残余内应力分布和大小）、低温共渗的具体温度和时间、渗层厚度。按不同的条件多做几次，自己对比了。
我了解下来变形很小，
三者比较而言以等离子效果最佳，气体渗氮次之，碳氮共渗最差。
对补充问题的回答：
请问你使用的是哪种牌号的钢？请把钢号告之。
40CrNiMoA常用的离子渗层深是：0.2mm-0.5mm，如超出这个范围可以进行双段离子渗，第一段离子渗氮的温度可以控制在540℃，第二段控制在520℃，与气体渗氮相比其温度相差不大，但时间缩短，所以热应力还是小，质量也更为可靠，因为气体渗氮时间过长会增加工艺的不确定性。
在美国的钢号为 4340， 中国对应的应该是 40CrNiMoA
最佳答案 这个问题很有意义，好回答，也不好回答。
简单地讲：热处理变形和开裂是由热应力和组织应力造成的。对于热应力而言，加热温度高、时间长则应力就大，对组织应力而言，金相组织变化后的体积差愈大，组织应力就愈大。
所以等离子氮化由于其温度低、渗氮周期短（温度为500-520℃，时间为12至15小时）组织由ε相、γ相组成，基本不含有
氮碳共渗：又称软氮化或低温碳氮共渗,即在铁-氮共析转变温度以下，使工件表面在主要渗入氮的同时也渗入碳。碳渗入后形成的微细碳化物能促进氮的扩散，加快高氮化合物的形成。这些高氮化合物反过来又能提高碳的溶解度。碳氮原子相互促进便加快了渗入速度。此外，碳在氮化物中还能降低脆性。氮碳共渗后得到的化合物层韧性好，硬度高，耐磨，耐蚀，抗咬合。常用的氮碳共渗方法有液体法和气体法。处理温度530～570℃，保温时间1～3小时。早期的液体盐浴用氰盐，以后又出现多种盐浴配方。常用的有两种：中性盐通氨气和以尿素加碳酸盐为主的盐，但这些反应产物仍有毒。气体介质主要有：吸热式或放热式气体（见可控气氛）加氨气；尿素热分解气；滴注含碳、氮的有机溶剂，如甲酰胺、三乙醇胺等。氮碳共渗不仅能提高工件的疲劳寿命、耐磨性、抗腐蚀和抗咬合能力，而且使用设备简单，投资少，易操作，时间短和工件畸变小，有时还能给工件以美观的外表。
碳氮共渗：以渗碳为主同时渗入氮的化学热处理工艺。它在一定程度上克服了渗氮层硬度虽高但渗层较浅，而渗碳层虽硬化深度大，但表面硬度较低的缺点。应用较广泛的只有气体法和盐浴法。气体碳氮共渗介质是渗碳剂和渗氮剂的混合气，例如滴煤油（或乙醇、丙酮）、通氨；吸热或放热型气体中酌加高碳势富化气并通氨；三乙醇胺或溶入尿素的醇连续滴注。[C]、[N]原子的产生机制除与渗碳、渗氮相同外，还有共渗剂之间的合成和分解：
2、氮碳共渗nitrocarburizing ：在铁素体状态下，同时将氮、碳渗入钢件表层，并以渗氮为主的化学热处理工艺，也叫做软氮化。
碳氮共渗--carbonitriding, 以渗碳为主，作用于渗碳相似，只是表面硬度较渗碳略高，但工艺温度低于渗碳，可直接淬火。
氮碳共渗--nitrocarburizing，又称软氮化，以渗氮为主，作用与氮化类似，但其氮化物以Fe2-3N为主，较氮化之Fe4N韧性更好。
脆性ξ相，从而使热应力和组织应力大为降低，变形量小，不易开裂，可作为最终工序。
气体渗氮温度一般为500~560℃,时间一般为30至50小时,采用氨气(NH3) 作渗氮介质，可以看出温度虽然不高，但时间很长，其热应力就大。组织由ε相、γ相组成，处理不好时有脆性ξ相。
因为温度只有550度左右，还有就是不淬火，但定量多少就不知道了
单纯字面理解，低碳是指较低的温室气体排放。除此之外，现在低碳也是环保的代名词，可以延伸到循环利用，节能减排等方面。现在低碳的生活概念已经引起越来越多人关注，哥本哈根气候会议之后，2010上海世博会也提出低碳口号，许多建筑、设计和理念都围绕低碳口号，力图营造出和谐自然的环境。除了世博，也有许多其他活动用低碳生活作为活动主题，比如金宝贝早教的低碳大篷车，通过置换宝宝日常生活中的可重复利用物品达到环保的目的，而宝马的低碳元年征名活动提倡技术环保理念都是非常不错的低碳活动。从一定意义上讲，低碳生活既是一种时尚，也是人类文明发展到一定阶段的必然，是争取更美好明天的必由之路。
碳氮共渗代替渗碳有什么好处和缺点
在贴子＂渗碳与碳氮共渗的区别＂里看到下面的讨论，苦于没下文，特提出来向高手请教，问题就在题目
碳氮共渗实际上是变相的渗碳，只是在渗碳层中加入了氮原子。其优点是：
(1)淬硬性比渗碳硬度略高， 耐磨性和疲劳强度也高。
(2)氮原子的渗入，降低了奥氏体相的存在温度，使碳氮共渗可在较低温度(700-900度)下进行。
SSrQcAEw 2009-03-03 06:49
渗碳层深超过1.5mm不用碳氮共渗？目前用有效硬化层深来控制硬化效果，那么最高的硬化层深是多少呢？1.2？1.3？
hcpiENsc 2009-03-03 06:49
碳氮共渗是使奥氏体化后溶入碳氮元素，得到耐磨的硬化层，碳氮共渗温度705~900（渗碳为850~950），时间比渗碳短，得到的硬化层通常比渗碳薄。
碳氮共渗（carbonitrided）以渗碳为主，温度在800°左右；
氮碳共渗（nitrocarburized）以渗氮为主，温度在500°多，又叫软氮化。
2.碳,氮原子的渗入，使碳氮共渗淬火后的零件抗回火的性能提高.可在较高温度里回火.