按活性介质的不同，渗碳可分为固体、液体和气体渗碳。固体渗碳是将工件埋入由木碳（90%左右）和催化剂（BaCO3、CaCO3等）组成的渗剂中，密封渗碳箱并加热到渗碳温度后保温进行的。液体渗碳可分为加氰化物的盐浴和不加氰化物的盐浴（由加热介质如NaCl、催化剂如Na2CO3、供碳介质如尿素和木炭粉组成），因前者有剧毒，现已不采用。气体渗碳可分为用吸热式或放热式可控气氛作为载体气，另外再加入某种碳氢化合物气体作为富化气以提高和调节气氛的碳势和将含碳有机液体直接滴入渗碳炉，使之在炉中产生所需气氛两类方法。

渗碳过程包括了活性碳原子的产生，活性碳原子被钢件表面吸附，吸收和活

性原子在表层的扩散等过程。不论何种渗碳方法，活性碳原子产生的反应如下式：

2CO→CO2+[C]

活性碳原子产生之后，被钢件表面吸附、吸收。钢件表面吸收了大量的碳原子，使得表面的碳浓度增加，在表面形成一定的碳浓度梯度，在渗入温度下，碳原子不断向内部扩散，随着保温时间的延长，渗层不断加深，最终形成一定浓度梯度的渗碳层。

渗碳具有以下优点：

① 可获得比高频淬火硬度高、耐磨性好的表层以及韧性更好的心部，渗碳工艺不受零件形状的控制[4]；

② 与渗氮工艺比有渗层厚、可承受重载荷、工艺时间短的优异性。

1.2 渗氮

渗氮（氮化）是将氮渗入钢件表面，以提高其硬度、耐磨性和疲劳强度的一种化学处理方法。它的发展虽然比渗碳晚，但如今已在航空工业、机械工业、石油工业、国防工业等领域应用十分广泛[5]。

渗氮具有以下特点：高的硬度和耐磨性；高的疲劳强度；变形小而规律性强；较高的抗“咬卡”性能；较高的抗蚀性能。因此，普遍应用于各种精密的高速传动齿轮、高精度的机床主轴和丝杠等重载工件、在交变负荷下工作要求高疲劳强度的柴油机曲轴、内燃机曲轴等。渗氮的主要缺点是处理时间长、生产成本高、氮化层较薄且脆性较大。

氮化可分为普通氮化和离子氮化两类。前者又可分为气体氮化、液体氮化和固体（粉末）氮化三种。氮化过程含三个基本过程：活性氮原子的产生，活性氮原子的吸收和活性氮原子的扩散[6]。气体氮化一般使用无水氨气作为供氮介质。氨是一种不稳定的物质，易分解。氨首先分解出活性的氮原子和氢原子，进而活性的氮原子、氢原子又结合成氮分子、氢分子。由此可见，氨分解出的活性氮原子如不能及时被钢件表面吸收，则会很快结合成表面吸收不了的氮分子。被钢件表面吸附了的活性氮原子慢慢扩散到钢件内部，从而形成一定厚度的渗氮层。

渗

1.3 氮碳共渗

钢的氮碳共渗是在含氮和碳的介质中加热，在渗氮的同时有碳原子的渗入。在氮碳共渗温度下，氮在铁中的溶解度比碳在铁中的溶解度大10倍，是以渗氮为主的共渗过程。活性氮原子与活性碳原子渗入到工件表面后，形成氮碳化合物。氮碳共渗是在硬氮化的基础上发展起来的，与一般硬氮化相比，其渗层硬度低，脆性减少，故简称软氮化。

氮碳共渗可在气体、液体或固体介质中进行，渗层与渗氮相近，而工艺周期较短。氮碳共渗不仅赋予工件耐磨、耐腐蚀、抗疲劳、抗咬合、抗擦伤及抗腐蚀性能，而且该工艺具有时间短、温度低、变形小、化合物层脆性小等特点，故适合于要求硬化层薄、负荷较小、不在重载荷条件下工作的工件[7]。

1.4 碳氮共渗

钢的碳氮共渗是一种同时使钢中渗入碳、氮原子并随后快冷的化学热处理方法。早期的工艺采用了氰盐或含氰气氛作为渗剂，故曾有“氰化”之称[8]。根据所使用的介质，可将其分为固体、液体和气体碳氮共渗。根据处理的温度，又可将其分为高温（820~920℃）碳氮共渗和低温（520~580℃）碳氮共渗。低温碳氮共渗是以渗氮为主，近似于氮化。