1.硼氮碳共渗概述

硼氮碳共渗是使工件在同一介质中同时渗入硼、氮和碳三种元素的化学热处理工艺。硼氮碳共渗一般在720～760℃加热，保持4～6h。时间过长对共渗层深度和硬度的影响并不显著，过短其强化层太薄。

试验表明，硼氮碳共渗后的耐磨性和弯曲疲劳强度均比氮碳共渗的高得多。目前硼氮碳共渗方法有盐浴法和气体法等。

2.盐浴（液体）硼氮碳共渗及其应用

盐浴硼氮碳共渗的用盐配方（质量分数）常用的有以下几种：

1）40％（NH₂）₂CO（尿素）＋20％Na₂B₄O₇（硼酸钠）＋20％Na₂CO₃（碳酸钠）＋20％KCl（氯化钾）。通常在760℃使用。

2）46.7％（NH₂）₂CO（尿素）＋13.3％H₃BO₃（硼酸）＋20％Na₂CO₃（碳酸钠）＋13.3％KCl（氯化钾）＋6.7％KOH（苛性钾）。通常在740℃使用。

3）45％（NH₂）₂CO（尿素）＋20％B₂O₃（硼酐）＋25％Na₂CO₃（碳酸钠）＋10％KCl（氯化钾）。通常在720～740℃使用。

实例1 45、40Cr、T8和CrWMn钢利用上述配方3），在720～740℃进行盐浴硼氮碳共渗。表2-11所示为共渗时间对渗层深度的影响。

表2-11 共渗时间对渗层深度的影响

　　共渗后冷却方式的选择，主要考虑心部的性能要求。当心部和表层要求具有较高强度时，应根据钢种不同重新加热淬火；否则，共渗后直接水冷或油冷均可。对于要求变形小和防止开裂的工件，可以采用分级淬火或等温淬火。(www.daowen.com)

硼氮碳共渗的组织结构：最外面的白亮层主要由Fe₂B和少量ε相组成；次层为马氏体和残留奥氏体；过渡层和心部为不完全淬火组织，但过渡层铁素体比心部少些。

实例2 利用盐浴通氨对常用钢进行硼氮碳共渗实例。盐浴配方（质量分数）如下：15％～20％Na₂CO₃（碳酸钠）＋10％B₄C［粒度为180目（约为0.082mm）的碳化硼］＋3％～4％SiC［粒度为150目（约为0.097mm）的碳化硅］＋KCl（余量氯化钾）。通氨量为0.05～0.10L／min。其中，氯化钾用于调节盐液的流动性，氨气起增氮作用，同时搅拌盐液使其均匀化。

硼氮碳共渗工艺：760～780℃加热，保持4～6h后水冷或空冷。

硼氮碳共渗后的组织结构：表面为0.01～0.05mm的Fe₂B，以内为0.2～0.4mm的扩散层，即固溶微量的氮碳共渗层。其耐磨性试验表明，硼氮碳共渗后耐磨性比一般淬火的高3倍左右。

3.气体硼氮碳共渗及其应用

实例 在RJJ-75-9T型气体渗碳炉中，利用甲醇、硼酐和甲酰胺等在850℃对50钢泥浆泵缸套、40Cr钢阀座、30CrMnMoVA钢阀体和20CrMo钢板牙等进行气体硼氮碳共渗。

渗剂配方：按每10mL甲醇溶解1g硼酐的10mL比例将硼酐溶入甲醇，再将其按1∶2（体积比）的比例与甲酰胺组成混合液，另加丙酮。

产品入炉前彻底清洗污物、除锈、脱脂，入炉后滴入丙酮（160～180滴／min）排气60min后，进行硼氮碳共渗6h（混合液60滴／min，丙酮120滴／min）后，将炉温调至820℃保持0.5h（混合液90滴／min，丙酮40滴／min），然后出炉水冷。

处理结果：缸套硬度为64～66HRC；阀座硬度为63～64HRC；阀体硬度为62～64HRC；板牙硬度为64～68HRC。表层硼含量（质量分数）：表面为0.044％，在0.05～0.10mm处为0.013％。表层组织结构：最外层为针状马氏体＋少量残留奥氏体＋点状化合物（深度约0.2～0.3mm），内层为针状马氏体＋微量残留奥氏体＋少些点状化合物（深度约0.2～0.3mm），过渡层为粗大针状马氏体（深度约0.2～0.3mm）。

使用寿命表明，各种零件平均寿命提高1～1.5倍。