三、钢的碳氮共渗
碳氮共渗是往工件表面同时渗入碳原子和氮原子的化学热处理工艺，也叫做氰化。碳氮共渗的方法有液体和气体碳氮共渗两种，液体碳氮共渗由于其使用的介质氰盐有剧毒，环境污染严重，已基本被气体碳氮共渗所代替。
根据共渗的温度不同，碳氮共渗可分为高温(900～950℃)、中温(700～880℃)及低温(500～570℃)三种。目前工业上应用广泛的是中温和低温气体碳氮共渗。其中低温共渗以渗氮为主的也称为氮碳共渗，因其主要作用是提高工件的耐磨性和疲劳强度，而硬度提高不多，故又称为气体软氮化。中温碳氮共渗主要是提高工件的表面硬度和耐磨性，多用于结构零件。而低温氮碳共渗则多用于各种工模具。
(一)中温气体碳氮共渗
中温气体碳氮共渗是以渗碳为主，渗氮为辅的共渗工艺。共渗温度820℃～860℃，与渗碳相比，加热温度低，工件变形小，渗层仍能保持较高的硬度、耐磨性和疲劳极限;与单纯渗氮相比，中温气体碳氮共渗生产周期大为缩短(如要求渗层厚度为0．6～0．7mm时，共渗时间为4～5h)。由于气体碳氮共渗是以渗碳为主，故渗后需进行淬火+低温回火处理。
碳氮共渗的特点及应用如下。
(1)碳氮共渗同时兼有渗碳和渗氮的优点，在渗层碳含量相同的情况下，碳氮共渗钢件的表面硬度、耐磨性、疲劳极限和耐蚀性能都比渗碳时高;耐磨性和疲劳极限虽然低于渗氮件，但共渗层的深度比渗氮层深，表面脆性小，抗压能力提高。
(2)与渗碳相比，气体碳氮共渗温度低，奥氏体晶粒不会明显长大，采用渗后直接淬火既简化了工艺，零件心部强度也能得到保证，同时减少了淬火变形。
(3)气体碳氮共渗速度显著高于单独渗碳或渗氮，生产周期短，效率高。
碳氮共渗的缺点是共渗层依然较薄，一般小于0．8mm，所以不能满足承受很高压应力和要求厚渗层的零件。目前生产中主要用于形状复杂，要求变形小的小型耐磨零件，如汽车和机床齿轮、蜗轮、蜗杆和一些轴类零件等。
(二)低温气体氮碳共渗(软氮化)
低温气体氮碳共渗是以渗氮为主的共渗工艺。由于用这种工艺处理的钢件，其表层硬度、脆性和裂纹敏感性都比单纯氮化时小，故称为软氮化。气体软氮化的共渗温度一般为520～570℃，时间一般为3～4h。到达保温时间后即可出炉空冷。为了减少钢件表面氧化以及防止某些合金钢出现回火脆性，可采用油冷或水冷。
软氮化处理后，渗层外表面是由Fe2N、Fe4N和Fe3N组成的化合物层，又称为白亮层。往里是过渡层，主要由氮化物及含氮的铁素体组成。白亮层的硬度比纯气体渗氮低，但脆性小，故低温软氮化共渗层具有较好的韧性。
低温气体氮碳共渗有以下特点。
(1)共渗温度低，所需时间短，工件变形小。
(2)对材料适应性强，几乎不受钢种限制。碳钢、低合金钢、工具钢、不锈钢、铸铁及铁基粉末冶金材料都可进行低温气体氮碳共渗处理。
(3)共渗层的硬度比单纯气体渗氮略低一些，但总体仍能保持较高的硬度水平，特别是能显著提高工件的疲劳极限、耐磨性和耐蚀性。共渗层硬而不脆，具有一定的韧性，渗层不易剥落。在干摩擦条件下，工件表面具有较高的抗擦伤和抗咬合能力。
气体软氮化广泛用于各种模具、量具、高速钢刀具、曲轴、齿轮、气缸套等耐磨工件的热处理，能显著延长其使用寿命。
目前，气体软氮化存在的主要问题是共渗层较薄(0．01～0．02mm)，故不适宜在重载条件下工作的零件。
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