不銹鋼的碳氮共滲是指在零件表層同時滲入碳、氮的熱處理工藝。與單一滲碳相比，碳氮共滲有許多特點(diǎn)，如碳氮共滲溫度較滲碳溫度低，因而滲碳過程中奧氏體晶粒較細(xì)小，共滲后一般可直接淬火。因此，簡化了生產(chǎn)工序，節(jié)約了能源，并減少了零件的變形。

  根據(jù)所用介質(zhì)的物理狀況不同，碳氮共滲可以分為氣體碳氮共滲、液體碳氮共滲和固體碳氮共滲三種。根據(jù)共滲溫度的不同，又可分為低溫（500～600℃）、中溫（750～850℃）和高溫（900～950℃）碳氮共滲三種。其中，低溫碳氮共滲即目前廣泛應(yīng)用的軟滲氮法，其表層主要以滲氮為主，用以提高零件的表面耐磨性和抗咬合性；中溫碳氮共滲，其目的與滲碳相似，主要是提高零件的表面硬度和耐磨性，與滲碳零件相比，將使零件具有更好的耐磨性和抗疲勞性能；高溫碳氮共滲，以滲碳為主。我國的熱處理廠家，以中溫氣體碳氮共滲和低溫氮碳共滲應(yīng)用較廣泛。

一、中溫氣體碳氮共滲 

  氣體碳氮共滲的介質(zhì)實(shí)際上是滲碳和滲氮用的混合氣體。目前，在熱處理生產(chǎn)中常用的方法是在井式氣體滲碳爐中滴入煤油，使其熱分解出滲碳?xì)怏w，同時向爐中通入滲氮所用的氨氣。在共滲溫度下，煤氣與氨氣除了單獨(dú)進(jìn)行滲碳和滲氮作用外，它們之間還可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生活性碳和氮原子，從而促進(jìn)了共滲處理。其反應(yīng)如下：

    NH₃+CO→HCN+H₂O;

    NH₃+CH₄→HCN+3H₂;

    2HCN→H₂+2[C]+2[N]。

  共滲介質(zhì)中氨氣所占比例對共滲層的碳氮濃度、相組成以及滲層深度均有影響。氨量增加，滲層氮含量提高，碳含量降低。因而應(yīng)根據(jù)零件鋼種、對滲層組織和性能的要求以及共滲溫度等來確定氨氣比例。

  此外，有的工廠采用滲碳富化氣（甲烷、丙烷、城市煤氣等）加氨、三乙醇胺、丙酮加甲醇加尿素等作為共滲劑。

  碳氮共滲溫度隨鋼種而異，一般在820～870℃內(nèi)選擇。碳氮共滲時間取決于滲層深度、共滲溫度、共滲介質(zhì)及鋼的化學(xué)成分。

  氣體碳氮共滲的主要特點(diǎn)是：

   1. 氣體碳氮共滲的力學(xué)性能兼顧滲碳層和滲氮層的優(yōu)點(diǎn)。與滲碳層相比，表面硬度更高、耐磨性好，同時還具有一定的耐蝕性，以及由于共滲層存在殘留壓應(yīng)力而提高了鋼的疲勞極限；與滲氮層相比，共滲層深度深，表面脆性小。

   2. 由于氮的滲入提高了滲層的淬透性，共滲后可用較滲碳溫度低及較緩的冷卻介質(zhì)淬火，減少了零件的變形，而且奧氏體晶粒比滲碳細(xì)，提高了零件的心部韌性。

    氣體碳氮共滲速度大于單獨(dú)滲碳和單獨(dú)滲氮的速度，縮短了生產(chǎn)周期。

  滲碳和碳氮共滲對于一般的不銹鋼（以防蝕為主的不銹鋼）來說，增加了鋼表面的碳含量，因此會降低鋼的耐蝕性；只有在少數(shù)情況下，例如模具、滾動軸承、彈簧和刀具等產(chǎn)品，由于其表面要求高硬度和高的耐磨性，基體要求具有良好韌性的馬氏體不銹鋼，方可進(jìn)行滲碳和碳氮共滲熱處理。

二、低溫氮碳共滲（軟滲氮）

  低溫氮碳共滲是在含有活性碳、氮原子的介質(zhì)中同時滲入氮和碳，并以滲氮為主的熱處理工藝。

  氮碳共滲不但賦于工件耐磨損、耐疲勞、抗咬合和擦傷的性能，以及處理溫度低、時間短、變形小的特點(diǎn)，而且不受鋼種限制，適于碳素鋼、合金鋼、不銹鋼鑄鐵及粉末冶金等材料。已普遍在模具、量具、刃具以及耐磨零件中使用，并獲得了良好的效果。在不銹鋼零件進(jìn)行軟滲氮時，在溶劑中加入四氯化碳，可加速鈍化膜的破壞，縮短共滲時間。

  氣體氮碳共滲的工藝參數(shù)是其溫度、時間以及滲入介質(zhì)的活性和加入量，同樣是根據(jù)零件的技術(shù)要求來選擇。

  軟滲氮的溫度通常為530～580℃，在570℃左右氮在α相中具有最大溶解度。對于高鉻不銹鋼和高速鋼而言，為保持工件的整體強(qiáng)度和紅硬性，軟滲氮溫度不能超過其回火溫度。

  軟滲氮時間為1～6h。軟滲氮后的工件一般采用快冷（油冷）?？炖洳粌H使?jié)B氮件表面色澤好，而且能進(jìn)一步提高零件的疲勞強(qiáng)度。對于變形要求小的工件，軟滲氮后應(yīng)當(dāng)緩冷。目前，熱處理廠氣體軟滲氮的介質(zhì)主要是：50％氨氣＋50％+50%吸熱型氣體。