在工件表面同时深入氮、碳元素,且以渗氮为主的工艺方法, 就是在 Fe-N 系的共析温度以下530 ~ 570 ℃,进行氮碳共渗的过程,俗称软氮化。其共渗机理与渗氮相似,随着处理时间的延长,表面氮浓度不断的增加,发生反应扩散,形成白亮层及扩散层。氮碳共渗使用的介质必须能在工艺温度下分解出活性 N、C 原子。软氮化的过程与其他化学热处理如渗碳和氮化法一样,可分为三个阶段 :
(1)软氮化介质的分解,产生活性碳原子和活性氮原子。
(2)分解出来的活性碳、氮原子被钢铁表层吸收,并且达到饱和状态。
(3)钢的表面层饱和的氮向内层深处扩散。已经发展提出并且已经实现的软氮化的方法有很多 :
(1)氰盐盐浴的化学反应
使用氰化盐为主要原料,通入空气或者氧气,氧化成一定浓度的氰酸盐进行软氮化反应 :2NaCHO + O2→ 2NaCNO2NaCNO+O2→ Na2CO3+CO+2[N]其中 CO 继续分解 :2CO → [C] + CO2
(2)尿素 + 碳酸盐软氮化的化学反应 :2(NH2)2CO+Na2CO3→ 2NaCHO+2NH3+CO2+H2O2NH3→ 2N+3H22CO → [C] + CO2
(3)吸热型气氛 + 氨的化学反应 :2NH3→ 2N+3H22CO → [C] + CO2国外用吸热式的气氛比较多。
(4)甲酰胺热分解的化学反应 :甲酰胺在 400 ~ 700 ℃温度范围内,按下列反应进行 :HCONH2→ NH3+COHCONH2→ H2O + HCN2NH3→ 2N+3H22HCN → 2[N] + H2+ 2[C]2CO → C+CO2
(5)尿素热分解的化学反应 :将尿素加热到熔点 127 ℃时,即分解,在不同的温度范围,其分解的产物也不同。在 500 ℃以上的炉膛内,尿素热分解反应比较完全,其反应 :CO(NH2)2→ CO+2H2+2[N]2CO → CO2+ [C]
综合上诉所有的反应式来看,尽管使用的软氮化介质不同,反应的结果都产生活性碳原子和活性氮原子,从而达到软氮化的目的。