多元共渗中的氮含量探究

1.盐浴硫氮碳共渗简介

盐浴法与气体法的不同点是盐浴既是加热介质又是共渗介质，活性原子的扩散速度快，处理时间短，但渗层相对浅一些，相结构不易控制。盐浴硫氮碳共渗是利用盐浴中产生的活性氮、碳、硫原子渗入工件表面，与铁形成化合物及扩散层。盐浴在565℃下发生如下反应：

1）氰酸盐的分解：

2）氰酸盐的氧化和活性氮、碳原子的产生：

3）氧使氰离子氧化：

随着工作时间的延续，通过反应不断产生活性氮、碳原子，氧化反应可氧化一部分氰，但只能将其降低并稳定在2.5%～3%（质量分数），硫化物的加入可氧化CN-并提供二价活性硫，使氰根降低到0.1%～0.8%（质量分数）。(www.xing528.com)

与氮碳共渗不同是，工件硫氮碳共渗后，其化合层除了有ε相存在，还有FeS存在，它处于渗层最表面，起到降低摩擦因数、提高抗咬合性能的作用。扩散层与氮碳共渗层的结构相同。

2.气体氧氮共渗简介

添加氧气、含氧气氛或预氧化可以明显提高渗氮速度，改善渗层性能。氧氮共渗的原理是通入炉中的氨气和热工件接触分解出活性氮原子，新生的活性氮原子吸附在工件表面，并向内扩散而进行渗氮。氨气分解产生的氢与氧反应生成水蒸气，可降低了气氛中氢的分压，促使氨的分解。由于氢分压的减少，氢分子对渗氮的阻碍作用降低，促进铁对氮原子的吸收。另外，由于氧的作用提高了表层固溶体中的氮含量，增加了固溶体的浓度梯度，从而增加了氮在钢中的扩散速度，同时加入的氧与铁表面发生作用生成Fe₃O₄，Fe₃O₄对氨的分解有催化作用，总体提高了气氛渗氮的能力。

关于氧的催渗机理，一般认为，钢表面的氧化薄膜在渗氮初期被还原生成洁净的新生表面，呈现出很高的化学活性，产生大量能够吸附渗剂的活性位置。同时，工件表面还有位错露头、台阶和各种表面缺陷的悬键，形成具有较低“势垒”的活性中心，使渗剂的被吸附概率和吸附量增加，促使其分子断键在渗氮过程中起到了触媒的作用，从而使活性氮原子渗入过程加快。