碳氮共渗处理通过向工件表层渗入碳与氮元素,改变表层化学成分与组织,从而提升材料性能,其核心成分与作用机制的协同作用,决定处理效果。
核心成分以碳源与氮源为主。碳源多来自甲烷、丙烷等含碳气体,或氰盐等液体介质,能为渗层提供碳元素;氮源常见为氨气、胺类化合物,可释放氮元素。两者比例需根据需求调整,碳元素主要提升渗层硬度与耐磨性,氮元素则增强渗层韧性与抗疲劳性能,同时降低渗层脆性,二者配合可平衡材料力学性能。
作用机制分为分解、吸附、扩散三个阶段。介质在高温下分解产生活性碳、氮原子;活性原子吸附在工件表面,突破表层原子间作用力;在浓度梯度推动下,碳、氮原子向工件内部扩散,形成一定深度的渗层。扩散过程中,碳、氮原子与基体金属形成碳化物、氮化物,这些化合物均匀分布在渗层中,使表层组织致密,硬度与强度显著提升,同时保留基体良好韧性,让工件兼具耐磨与抗冲击能力。
了解碳氮共渗处理的成分与作用机制,能为工艺参数优化提供依据,助力更精准调控渗层质量,满足不同工件对性能的需求。