碳氮共渗与渗碳的作用各有何特点

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碳氮共渗是在820～860℃温度下，利用渗剂分解出的活性碳原子和氮原子，同时渗入工件表面的过程，共渗时间在1～3h，因此碳氮共渗具有渗碳和渗氮的双重作用，共渗时间与渗层厚度、温度和所用介质有关，共渗层的碳氮含量取决于共渗温度。共渗温度提高则碳含量提高，氮含量降低；共渗温度降低则碳含量降低，氮含量提高，共渗层中碳含量在0.7%～1.0%，氮含量在0. 15%～0.5%，多用于低碳钢、中碳钢和合金钢等，渗剂有固体、气体和盐浴三种。碳氮共渗后进行淬火+低温回火处理，回火后的表层组织为含氮马氏体+残余奥氏体+少量碳氮化合物，心部为低碳马氏体或中碳回火马氏体。
碳氮共渗的特点为：
①在确保工件内部高韧性的前提下，提高了表面硬度、耐磨性和疲劳强度，同时氮降低了奥氏体的形成温度，故工件可在较低的温度下实现共渗；
②工件共渗后可直接淬火、不易出现过热，工件的变形小；
③提高渗层的淬透性，可在缓和的介质中淬火处理；
④渗速快，作业周期短。
渗碳后的钢铁零件表面获得了0. 8%以上的含碳量，渗碳温度在900～940℃，渗碳时间一般在3～6h左右，采用煤油作渗剂，同时添加甲醇为稀释剂，可使渗碳零件心部有一定的强度和韧性的前提下，工件表面的硬度、耐磨性和疲劳强度等得到提高，从而获得优良的综合力学性能，因此渗碳后进行热处理的特点为：
①提高了表面渗层的强度、硬度、耐磨性和疲劳强度；
②消除了渗层中的网状渗碳体和适当减少了残余奥氏体的数量，减小了脆性和有助于合金钢性能的改善；
③消除了内应力，增加了零件的尺寸稳定性，可以防止因淬火和车削或磨削过程中产生的加工应力的作用而引起精度或尺寸的改变；
④细化晶粒，提高了心部的韧性，渗层比碳氮共渗层厚，故可承受重载荷的作用。
从二者的热处理工艺来看，二者均具有提高渗层的强度、硬度、耐磨性和疲劳强度的效果。由于渗碳的温度比碳氮共渗高，故工件的变形量和淬火后的变形大，渗碳周期长，能耗大，不利于降低热处理成本。另外在表面的含碳量相同时，碳氮共渗层的耐磨性和疲劳强度均高于渗碳层，因此在能满足工件工作要求的前提下，目前有些工件采用碳氮共渗来部分取代渗碳工艺是可行的，多用于处理汽车和机床的齿轮、蜗杆轴类零件等。