真空氮碳共渗是在液体渗氮基体上发展起来，所用盐浴是剧毒的氰盐。为了提高盐浴活性，促使渗氮和渗碳过程加速，通入空气或氧气，即产生氧化过程加大氮和碳原子的活性。由于氰盐引起严重公害，又发展为加尿素为主要成分的氮碳共渗，虽然不用剧毒氰盐，但盐浴仍有氰酸根，且使用过程盐浴成分不稳定，因而液体氮碳共渗工艺的应用受到限制。气体氮碳共渗工艺由于其处理温度低（一般500－600℃），以渗氮为主、渗碳为辅，同时渗后的性能比单一渗氮或渗碳更理想，因而使用较广泛。

本文针对真空碳氮共渗的缺陷与对策进行分析：

1.内氧化：

因氧原子渗入金属内层与合金元素发生内氧化和沿晶界形成氧化物。在显微镜下观察到黑网为氧化物网，经硝酸酒精溶液浸蚀后扩大部分为极细珠光体与贝氏体组织，有细小粒状碳氮化合物，属非马氏体组织。共渗过程中，氧原子在钢件表面聚集并沿奥氏体晶界向内层扩散，而合金元素则由晶粒内向晶界及内层沿表层扩散，在表层与奥氏体晶界结合，形成合金元素氧化物。一般含Cr、Mn元素合金钢较易出现内氧化，贫化了周围奥氏体中合金元素含量，降低奥氏体稳定性，真空淬火时转变为极细珠光体与贝氏体，为非马氏体组织，降低硬度、耐磨性及综合力学性能。

真空碳氮共渗对策：碳氮共渗不宜用传统产气量小的煤油排气，应选用产气量大的甲醇排气；充分干燥NH₃气体，排除H₂O和适当提高共渗温度；若有足够磨量，可进行表面喷丸处理去除表面内氧化层和选用二次精炼含W、Mo、V、Co合金钢等措施，能有效防止和避免内氧化。

2.残余奥氏体量过多：

钢真空淬火冷却时过冷奥氏体转变成淬火马氏体，有小部分过冷奥氏体(残余奥氏体)不能转变为马氏体，与常温下与马氏体共存；淬火马氏体经不同温度真空回火后转变为不同回火组织，达到所需组织性能。残余奥氏体在真空回火过程中可部分转变为马氏体，但材料和工艺不同或共渗时碳氮含量过高和真空淬火加热温度偏高，渗后冷速过快，致使碳氮化合物析出量不够，均会导致残余奥氏体过量保留在使用状态中，降低硬度、耐磨性、疲劳强度、屈服强度、弹性极限和引起组织性能不够稳定。因此，易导致在使用状态下发生组织转变与体积膨胀，发生参数变化，引起畸变。为此，必须严格控制真空淬火残余奥氏体含量，过量残余奥氏体应采取相应措施消除。

真空碳氮共渗对策：控制碳氮含量，一般含质量分数为0.75%~0.95%，含氮的质量分数为0.15%~0.35%为宜。真空碳氮共渗保温后出炉温度不宜过高，适当降低真空淬火温度。因合金钢含有大量降低马氏体点的合金元素，过高真空淬火加热温度会使钢中碳和合金元素大量潜入高温奥氏体中，奥氏体合金化程度高，增加奥氏体稳定性，使过冷奥氏体不易发生马氏体相变。或真空淬火后经短时低温真空回火，接着进入零下60~180℃冷处理，实质是真空淬火继续，促使残余奥氏体较充分转变为马氏体．温度愈低，转变量愈多，使钢的组织性能稳定，增加硬度、耐磨性与力学性能。

3.表面脱碳与氧化：

钢件表面脱碳因氧化作用使钢件表面碳量减少现象。当氧化速度比碳向金属外层扩散速度小时则发生脱碳；反之，氧化速度比碳向金属外层扩散速度大时则产生氧化，形成氧化铁皮。引起脱碳原因：真空碳氮共渗时炉内压力不正常，当压力过低时发生炉外空气进入炉内，或炉罐密封不严等原因造成。当炉内含有氧、CO2 、H2O等氧化性物质与钢中铁发生化学反应，使钢件表面氧化生氧化与脱碳。

钢件淬火加热时氧化脱碳形成的铁索体、珠光体、贝氏体等组织为非马氏体组织，造成硬度低、耐磨性差和低劣的抗疲劳强度与力学性能。必须严加预防和避免钢件表面脱碳与氧化。

真空碳氮共渗对策：碳氮共渗前严密检查设备是否密封，维持炉内产生正压力。严防出现负压；通入炉内NH3气应经干燥，去除H2O；淘汰或改造落后旧设备，更换新设备进行真空淬火加热，采用可控气氛电炉、真空电炉、微机控制炉。获得最佳碳氮共渗层深度和显微组织性能，可避免钢件表面脱碳与氧化。

4.真空渗碳表面网状化合物：

因碳氮共渗浓度控制不当，金属表面吸收大于扩散，活性碳氮原子堆积在金属表面，共渗层化合物过量集中于表层形成网状化合物；当碳氮化合物沿晶界扩展，便形成网状和半网状共渗化合物。网状化合物韧性低，脆性大，将大幅度降低共渗层抗冲击能力与抗疲劳性能，易造成真空淬火时或使用状态下应力集中，引起钢件表面龟裂和共渗层剥落早期失效。形成网状化合物的主要原因：是炉气碳氮势太高，强渗期温度过高，保温时间过长，过早形成高浓度共渗化合物。

真空碳氮共渗对策：控制碳氮渗剂供量，降低炉内碳氮势。缩短强渗时间，优化强渗温度。

5.真空碳氮共渗层不均匀：

因炉气碳氮势较低，共渗温度偏低。渗期保温时间不足；炉气不畅，形成炉气“盲区”，造成“断渗”现象。大量碳黑沉积在钢件表面，炉温不均匀及装料太密，钢件相互接触甚至面接触，表面有污物等原因均会导致碳氮共渗层不均匀。影响产品质量和使用寿命，必须采取措施避免。

真空碳氮共渗对策：优化共渗期和扩散期，保持碳氮势在合理范围，严格控制共渗剂中不饱和碳氢化合物；合理设计夹具，确保炉气畅通和钢件之间保持一定距离及相互不接触；电阻丝在炉膛合理分布，确保炉膛各部位温度均匀；装炉前清洗干净钢件表面污物。

6.过共析层+共析层比例不当：

过共析层+共析层比例合理时赋予碳氮共渗层与钢基体有牢固结合力，在受力状态下抗剥落性强和有良好综合力学性能。反之，当两者比例过大或过小时，易导致碳氮共渗层在外力作用下极易剥落和力学性能低劣，导致工件早期失效。当过共析+共析层比例大于总渗层深度的3／4时为过大；当过共析层+共析层的比例小于总深层深度的1／2时为过小。两者比例大于等于1／2和小于等于3／4时为比例合理。

真空碳氮共渗对策：对两者比例过大者，应调整碳氮共渗期与扩散期渗剂配方与时间比例，在甲醇稀释保护气氛下进行扩散处理达到技术要求；对于两者比例过小者，可增加碳氮共渗强渗期保温时间和在炉气碳氮势较高活性碳氮共渗介质中补渗；选用微机控制碳势和细晶粒钢与碳氮共渗前进行调整预处理等措施达到技术条件。

7.真空渗碳共渗层浅：

主要是炉气和设备问题。因排气不充分，炉内存有较多的氧化性气氛。生产实践表明，当O2和CO2含量大于等于1.0%时，不易形成碳氮共渗层；共渗剂不良，含杂质多，分解恬性[C]、[N]原子不足；工件表面不洁，有油污、锈迹及油管堵塞，炉罐与共渗罐不正常，使共渗剂未滴到炉内扩进入罐底部，造成炉气不均匀等原因，导致共渗层浅。上述问题可在炉压和排气火焰发现。

真空碳氮共渗对策：碳氮共渗前严密检查设备完好率，排除设备故障清理干净工件表面，重新按正常工艺补渗；选用产气量大、不易形成碳黑的甲醇排气；点燃排气孔火焰，火苗为暗紫色转为金黄色，炉内压力为150~300Pa，表明炉内C、N势循环和生产正常；选用微机控制碳势等新设备和新技术等措施，能有效避免和消除碳共渗缺陷，确保产品 碳氮共渗层具有高品质、长寿命。有显著技术经济效益。