碳氮共渗浅析

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：
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。


氮碳共渗是在铁素体区间，碳氮共渗在奥氏体区间。


碳氮共渗层比渗碳层有更高的硬度、耐磨性、抗蚀性、弯曲强度和接触疲劳强度。但一般碳氮共渗层比渗碳层浅，所以一般用于承受载荷较轻，要求高耐磨性的零件。氮碳共渗处理温度低、时间短、变形小，适用于碳钢、合金钢和一些模具的处理。


渗碳、渗氮这类工艺本来就是在机加工之后做的。不然做的渗碳层、渗氮层就破坏掉了。
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，
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。
(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。
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


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?




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.
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.



救世穷人 2009-03-03 06:48
碳氮共渗不是全能代替渗碳工艺的.它们各有好处和缺点:
1,渗碳层深度在1.50MM以上的一般都不用碳氮共渗工艺.
2,碳氮共渗的 耐磨性确实比渗碳的好.
3,如果在碳氮共渗淬火后的齿轮,还需要磨齿的,那就没有必要碳氮共渗了.
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.



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。
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？
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
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。
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。
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。
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。

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。



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。



碳氮共渗一般780~880度,煤油+氨气,碳氮共渗是以渗碳为主，温度830度，过程在奥氏体状
态下进行，渗速较快；氮碳共渗一般520~600度,氨气+酒精.氮碳共渗是以渗氮为主，温度550度，在铁素体状态下进行，渗速较慢，渗层较浅。



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。