氮化与渗碳处理技术.docx

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氮化与渗碳处理技术

氮化处理技术

    气体渗氮在1923年左右，由德国人Fry首度研究发展并加以工业化。

由於经本法处理的製品具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温，其应用范围逐渐扩大。

例如钻头、螺丝攻、挤压模、压铸模、鍜压机用鍜造模、螺桿、连桿、曲轴、吸气及排气活门及齿轮凸轮等均有使用。

一、氮化用钢简介

   传统的合金钢料中之铝、铬、钒及鉬元素对渗氮甚有帮助。

这些元素在渗氮温度中，与初生态的氮原子接触时，就生成安定的氮化物。

尤其是鉬元素，不仅作為生成氮化物元素，亦作為降低在渗氮温度时所发生的脆性。

其他合金钢中的元素，如镍、铜、硅、锰等，对渗氮特性并无多大的帮助。

一般而言，如果钢料中含有一种或多种的氮化物生成元素，氮化后的效果比较良好。

其中铝是最强的氮化物元素，含有0.85～1.5％铝的渗氮结果最佳。

在含铬的铬钢而言，如果有足够的含量，亦可得到很好的效果。

但没有含合金的碳钢，因其生成的渗氮层很脆，容易剥落，不适合作為渗氮钢。

   一般常用的渗氮钢有六种如下：

（1）含铝元素的低合金钢（标準渗氮钢）

（2）含铬元素的中碳低合金钢SAE4100，4300，5100，6100，8600，8700，9800系。

（3）热作模具钢（含约5％之铬）SAEH11（SKD–61）H12，H13

（4）肥粒铁及麻田散铁系不锈钢    SAE400系

（5）奥斯田铁系不锈钢   SAE300系

（6）析出硬化型不锈钢   17-4PH，17–7PH，A–286等

   含铝的标準渗氮钢，在氮化后虽可得到很高的硬度及高耐磨的表层，但其硬化层亦很脆。

相反的，含铬的低合金钢硬度较低，但硬化层即比较有韧性，其表面亦有相当的耐磨性及耐束心性。

因此选用材料时，宜注意材料之特徵，充分利用其优点，俾符合零件之功能。

至於工具钢如H11（SKD61）D2（SKD–11），即有高表面硬度及高心部强度。

二、氮化处理技术：

   调质后的零件，在渗氮处理前须澈底清洗乾净，兹将包括清洗的渗氮工作程序分述如下：

（1）渗氮前的零件表面清洗

  大部分零件，可以使用气体去油法去油后立刻渗氮。

但在渗氮前之最后加工方法若採用拋光、研磨、磨光等，即可能產生阻碍渗氮的表面层，致使渗氮后，氮化层不均匀或发生弯曲等缺陷。

此时宜採用下列二种方法之一去除表面层。

第一种方法在渗氮前首先以气体去油。

然后使用氧化铝粉将表面作abrassivecleaning。

第二种方法即将表面加以磷酸皮膜处理（phosphatecoating）。

（2）渗氮炉的排除空气

   将被处理零件置於渗氮炉中，并将炉盖密封后即可加热，但加热至150℃以前须作炉内排除空气工作。

   排除炉内的主要功用是防止氨气分解时与空气接触而发生爆炸性气体，及防止被处理物及支架的表面氧化。

其所使用的气体即有氨气及氮气二种。

   排除炉内空气的要领如下：

（1）被处理零件装妥后将炉盖封好，开始通无水氨气，其流量尽量可能多。

（2）将加热炉之自动温度控制设定在150℃并开始加热（注意炉温不能高於150℃）。

 （3）炉中之空气排除至10％以下，或排出之气体含90％以上之NH3时，再将炉温升高至渗氮温度。

（3）氨的分解率

渗氮是铺及其他合金元素与初生态的氮接触而进行，但初生态氮的產生，即因氨气与加热中的钢料接触时钢料本身成為触媒而促进氨之分解。

 虽然在各种分解率的氨气下，皆可渗氮，但一般皆採用15～30％的分解率，并按渗氮所需厚度至少保持4～10小时，处理温度即保持在520℃左右。

（4）冷却

大部份的工业用渗氮炉皆具有热交换几，以期在渗氮工作完成后加以急速冷却加热炉及被处理零件。

即渗氮完成后，将加热电源关闭，使炉温降低约50℃，然后将氨的流量增加一倍后开始啟开热交换机。

此时须注意观察接在排气管上玻璃瓶中，是否有气泡溢出，以确认炉内之正压。

等候导入炉中的氨气安定后，即可减少氨的流量至保持炉中正压為止。

当炉温下降至150℃以下时，即使用前面所述之排除炉内气体法，导入空气或氮气后方可啟开炉盖。

三、气体氮化技术：

   气体氮化系於1923年由德国AFry所发表，将工件置於炉内，利NH3气直接输进500～550℃的氮化炉内，保持20～100小时，使NH3气分解為原子状态的（N）气与（H）气而进行渗氮处理，在使钢的表面產生耐磨、耐腐蚀之化合物层為主要目的，其厚度约為0.02～0.02m／m，其性质极硬Hv1000～1200，又极脆，NH3之分解率视流量的大小与温度的高低而有所改变，流量愈大则分解度愈低，流量愈小则分解率愈高，温度愈高分解率愈高，温度愈低分解率亦愈低，NH3气在570℃时经热分解如下：

      NH3→〔N〕Fe+2/3H2

经分解出来的N，随而扩散进入钢的表面形成。

相的Fe2-3N气体渗氮，一般缺点為硬化层薄而氮化处理时间长。

   气体氮化因分解NH3进行渗氮效率低，故一般均固定选用适用於氮化之钢种，如含有Al，Cr，Mo等氮化元素，否则氮化几无法进行，一般使用有JIS、SACM1新JIS、SACM645及SKD61以强韧化处理又称调质因Al，Cr，Mo等皆為提高变态点温度之元素，故淬火温度高，回火温度亦较普通之构造用合金钢高，此乃在氮化温度长时间加热之间，发生回火脆性，故预先施以调质强韧化处理。

NH3气体氮化，因為时间长表面粗糙，硬而较脆不易研磨，而且时间长不经济，用於塑胶射出形机的送料管及螺旋桿的氮化。

四、液体氮化技术：

   液体软氮化主要不同是在氮化层裡之有Fe3Nε相，Fe4Nr相存在而不含Fe2Nξ相氮化物，ξ相化合物硬脆在氮化处理上是不良於韧性的氮化物，液体软氮化的方法是将被处理工件，先除锈，脱脂，预热后再置於氮化坩堝内，坩堝内是以TF–1為主盐剂，被加温到560～600℃处理数分至数小时，依工件所受外力负荷大小，而决定氮化层深度，在处理中，必须在坩堝底部通入一支空气管以一定量之空气氮化盐剂分解為CN或CNO，渗透扩散至工作表面，使工件表面最外层化合物8～9％wt的N及少量的C及扩散层，氮原子扩散入α–Fe基地中使钢件更具耐疲劳性，氮化期间由於CNO之分解消耗，所以不断要在6～8小时处理中化验盐剂成份，以便调整空气量或加入新的盐剂。

   液体软氮化处理用的材料為铁金属，氮化后的表面硬度以含有Al，Cr，Mo，Ti元素者硬度较高，而其含金量愈多而氮化深度愈浅，如炭素钢Hv350～650，不锈钢Hv1000～1200，氮化钢Hv800～1100。

   液体软氮化适用於耐磨及耐疲劳等汽车零件，缝衣机、照相机等如气缸套处理，气门阀处理、活塞筒处理及不易变形的模具处。

採用液体软氮化的国家，西欧各国、美国、苏俄、日本、台湾。

五、离子氮化技术：

   此一方法為将一工件放置於氮化炉内，预先将炉内抽成真空达10-2～10-3Torr（㎜Hg）后导入N2气体或N2+H2之混合气体，调整炉内达1～10Torr，将炉体接上阳极，工件接上阴极，两极间通以数百伏之直流电压，此时炉内之N2气体则发生光辉放电成正离子，向工作表面移动，在瞬间阴极电压急剧下降，使正离子以高速衝向阴极表面，将动能转变為气能，使得工件去面温度得以上昇，因氮离子的衝击后将工件表面打出Fe.C.O.等元素飞溅出来与氮离子结合成FeN，由此氮化铁逐渐被吸附在工件上而產生氮化作用，离子氮化在基本上是採用氮气，但若添加碳化氢系气体则可作离子软氮化处理，但一般统称离子氮化处理，工件表面氮气浓度可改变炉内充填的混合气体（N2+H2）的分压比调节得之，纯离子氮化时，在工作表面得单相的r′（Fe4N）组织含N量在5.7～6.1％wt，厚层在10μn以内，此化合物层强韧而非多孔质层，不易脱落，由於氮化铁不断的被工件吸附并扩散至内部，由表面至内部的组织即為FeN→Fe2N→Fe3N→Fe4N顺序变化，单相ε（Fe3N）含N量在5.7～11.0％wt，单相ξ（Fe2N）含N量在11.0～11.35％wt，离子氮化首先生成r相再添加碳化氢气系时使其变成ε相之化合物层与扩散层，由於扩散层的增加对疲劳强度的增加有很多助。

而蚀性以ε相最佳。

   离子氮化处理的度可从350℃开始，由於考虑到材质及其相关机械性质的选用处理时间可由数分鐘以致於长时间的处理，本法与过去利用热分解方化学反应而氮化的处理法不同，本法系利用高离子能之故，过去认為难处理的不锈钢、鈦、鈷等材料也能简单的施以优秀的表面硬化处理。

渗碳表面硬化处理法

（1）

渗碳硬化乃表面硬化法之一种，属于化学表面硬化法。

渗碳者先于钢之表面产生初生态之碳，而后使之渗入钢之表面层，逐渐扩散入内部。

初生态之碳乃由CO或CH4等气体分解而得。

CO之来源或由含有CO之气体得之，或由固体渗碳剂之反应而产生于渗碳容器内，或者由含有氰化物之盐浴得之。

初生态之碳由钢之表面扩散入内部时，钢之温度须增高至沃斯田铁化温层范围内，使初生态之碳埂于扩散，盖沃斯田铁可溶解较多之〞C〞而肥粒铁则溶解力极小，故渗碳温度必须在Ac3要以上之温度。

以便渗碳作用得以进行。

再配合各种热处理法，使得钢之去面生成高碳硬化心部低碳之低硬度层。

使处理供具有表面硬而耐磨，心部韧而耐冲击之性质。

一、渗碳处理之种类与特点：

（一）渗碳法之种类渗碳法按使用之渗碳剂而可分为如下三大类：

（1）固体渗碳法：

以木炭为主剂的渗碳法。

（2）液体渗碳法：

以氰化钠（NaCN）为主剂之渗碳法。

  （3）气体渗碳法：

以天然气、丙烷、丁烷等气体为主剂的渗碳法。

（二）渗碳法之比较    

（1）固体渗碳法

长处：

  （a）设备费便宜，操作简单，不需高度技术。

（b）加热用热源，可用电气、瓦斯、燃料油。

  （c）大小工件均适，尤其对大形或需原渗碳层者有利。

（d）适合多种少量生产。

短处：

  （a）渗碳深度及表面碳浓度不易正确调节，有过剩渗碳的倾向。

处理件变形大。

（b）渗碳终了时，不易直接淬火，需再加热。

 （c）作业环境不良，作业人员多。

（2）液体渗碳法

长处：

  （a）适中小量生产。

设备费便宜。

不需高度技术。

  （b）容易均热、急速加热，可直接淬火。

  （c）适小件、薄渗碳层处理件。

  （d）渗碳均匀，表面光辉状态。

短处：

  （a）不适于大形处理件的深渗碳。

（b）盐浴组成易变动，管理上麻烦。

（c）有毒、排气或公害问题应有对策。

  （d）处理后，表面附着盐类不易洗净，易生锈。

（e）难以防止渗碳。

有喷溅危险。

  （3）气体渗碳法

长处：

  （a）适于大量生产。

（b）表面碳浓度可以调节。

（c）瓦斯流量、温度、时间容易自动化，容易管理。

短处：

  （a）设备费昂贵。

（b）处理量少时成本高。

（c）需要专门作业知识。

二、固体渗碳法：

   将表面渗碳钢作成的工件，连同渗碳剂装入渗碳箱而密闭，装入加热炉，加热成沃斯田铁状态，使碳从钢表面侵入而扩散，处理一定时间后，连同渗碳箱冷却，只取出渗碳处理工件，进行一次淬火、二次淬火、施行回火。

   此固体渗碳在渗碳法中历史最老，不适于连续处理大量工件，作业环境不良，已有衰退倾向，不过炉及其它设备也较简单，多种少量的处理也较方便，不至于完全绝迹。

固体渗碳的渗碳机构以气体渗碳为基础，亦即箱内的固体渗碳剂与箱内空气中的氧反应，成为二氧化碳（CO2），CO2再与碳反应，生成一氧化碳（CO）。

    C+O2=CO2   C+CO2=2CO   

    CO在钢表面分解，析出碳〔C〕。

    2CO=〔C〕+CO2

   〔C〕异于普通的碳，此种在钢表面分解的原子状碳（atomicCarbon）即称为活性碳或初生态碳（nascentCarbon）的活性强的碳，本讲义表成〔C〕；另一方面，钢材表面副生的CO2再在固体渗碳剂表面依

（2）式生成CO，依（3）式分解而析出〔C〕，此反应连续反复进行，碳从钢材表面侵入扩散，而渗碳。

   前述反应与铁（Fe）组合成渗碳反应。

   Fe+2CO={ Fe-C }+CO2 

   渗碳用之碳素，如以渗碳性之强度顺序列之，可排如木炭、焦炭、石墨、骨炭。

通常使用木炭为主剂，再添加若干渗碳促进剂。

一般以碱金属的碳酸盐为促进剂，碳酸盐中的碳酸锂（LiCO3）、碳酸锶

（SrCO3）、碳酸钾（KCO3）、的促进能大，但昂贵，工业上采用碳酸钡（BaCO3）、碳酸钠（Na2CO3）为多。

虽促进能不如，但有耐久性，Na2CO3快劣化，所以通常木炭加BaCO320～30％，或再加10％以下的Na2CO3为渗碳剂。

   固体渗碳处理程序下：

   先将处理工件去锈，脱脂以适当的间隔（20～25㎜以上）排列于渗碳箱中，周围填围渗碳剂，加盖以粘土封密装入如图五之电气炉，坑式炉也可用。

加热保持一定时间。

   在炉中经过所定后，在炉内徐冷或者由炉中拖出空冷，后进行热处理。

渗碳钢的表面为高碳钢，心部为低碳钢，有必要施行适用各部份的硬化处理，一般籍一次淬火将心部组织微细化，其次藉二次淬火将渗碳层硬化，最后藉回火使硬化层的组织安定化。

   但依钢材的种类及使用目的而有适当的热处理，镍铬钢、镍铬钼钢等的结晶粒粗大化少，未必要一次淬火，渗碳后实施球状化退火者已达一次淬火的目的，亦无此必要；一次淬火的淬火温度高，变形大，容易脆裂，要尽量避免；渗碳层浅的小工件通常省略一次淬火。

二次淬火后，施行回火，消除应力，赋予韧性、分解残留沃斯田铁，防止时效变形，要求高硬度者在150℃以下长时回火，忌讳时效变形者，可在稍高的180～200℃回火。

三、液体渗碳法：

   液体渗碳法为将工作件浸渍于盐浴中行渗碳之方法。

因盐浴之淬火性良好，因此可减少工作件之变形，并可使处理件加热均匀。

升温迅速，操作简便，便于多种少量的生产。

尤其在同一炉，可同时处理不同渗碳深度的处理件。

液体渗碳是以氰化钠（NaCN）为主成分，所以同时能渗碳亦能氰化，所以亦称为渗碳氮化（Carbonitriding），有时亦称为氰化法（Cyaniding）。

处理温度约以700℃界，此温度以下以氮化为主，渗碳为辅，700℃以上则渗碳为主，氮化为辅，氮化之影响极低。

一般工业上使用时，系以渗碳作用为主。

液体渗碳法虽硬化层薄，但渗碳时间短，故内部应力较少，同时因C、N同时惨入，所以耐磨性佳。

   液体渗碳反应是利用氰化物（NaCN）分解，先在浴面与空气中的氧、水分、二氧化碳反应变成氰酸盐。

   2NaCN+O2=2NaCNO              

   NaCN+CO2=NaCNO+CO      

   氰酸盐在高温分解生成CO或N。

   4NaCNO=2NaCNO+Na2CO3+CO+2N 

   在较低温时反应如下：

   5NaCNO=3NaCNO+Na2CO3+CO2+2N

   生成的CO及N与Fe反应而进行渗碳及氮化。

   Fe+2CO={ Fe-C }+CO2          

   Fe+N={ Fe-C }                

   一般用的渗碳剂是在中添加碳酸钠（Na2CO3）、氯化钡（BaCl2）、氯化钠（NaCl2）等，比起NaCN单盐，表面碳浓度低，扩散层增加，900℃时的碳浓度最高，这是由于钡盐的促进作用大，而且熔点变高，浴的粘性也增加，影响渗碳作用。

   渗碳盐浴的容器通常使用软铁、镍铬钢、耐热钢，不过，氧化侵蚀很激烈，施行渗铝防锈法可延长寿命；容器形状宜是内容积大、表面积小、接触空气的面少，蒸发挥散量也少，但是容器的上部与下部渗碳力不同，所以要注意盐浴搅拌。

   与渗碳处理的零件安装于适当的夹具，预热到200～500℃后浸入盐中，尽量防止盐浴温度降低及热变形。

浴底堆积很多氧化物，处理品接触它时会变形，所以须预先调节夹具，使处理品与浴底之间有充分的余裕。

渗碳处理技术

渗碳硬化乃表面硬化法之一种，属於化学表面硬化法。

渗碳者先於钢之表面產生初生态之碳，而后使之渗入钢之表面层，逐渐扩散入内部。

初生态之碳乃由CO或CH4等气体分解而得。

CO之来源或由含有CO之气体得之，或由固体渗碳剂之反应而產生於渗碳容器内，或者由含有氰化物之盐浴得之。

初生态之碳由钢之表面扩散入内部时，钢之温度须增高至沃斯田铁化温层范围内，使初生态之碳埂於扩散，盖沃斯田铁可溶解较多之〞C〞而肥粒铁则溶解力极小，故渗碳温度必须在Ac3要以上之温度。

以便渗碳作用得以进行。

再配合各种热处理法，使得钢之去面生成高碳硬化心部低碳之低硬度层。

使处理供具有表面硬而耐磨，心部韧而耐衝击之性质。

一、渗碳处理之种类与特点：

（一）渗碳法之种类

渗碳法按使用之渗碳剂而可分為如下三大类：

（1）   固体渗碳法：

以木炭為主剂的渗碳法。

（2）   液体渗碳法：

以氰化钠（NaCN）為主剂之渗碳法。

（3）   气体渗碳法：

以天然气、丙烷、丁烷等气体為主剂的渗碳法。

（二）渗碳法之比较

（1）固体渗碳法

长处：

（a）设备费便宜，操作简单，不需高度技术。

（b）加热用热源，可用电气、瓦斯、燃料油。

（c）大小工件均适，尤其对大形或需原渗碳层者有利。

（d）适合多种少量生產。

       短处：

（a）渗碳深度及表面碳浓度不易正确调节，有过剩渗碳的倾向。

处理件变形大。

（b）渗碳终了时，不易直接淬火，需再加热。

（c）作业环境不良，作业人员多。

（2）液体渗碳法

长处：

（a）适中小量生產。

设备费便宜。

不需高度技术。

（b）容易均热、急速加热，可直接淬火。

（c）适小件、薄渗碳层处理件。

（d）渗碳均匀，表面光辉状态。

短处：

（a）不适於大形处理件的深渗碳。

（b）盐浴组成易变动，管理上麻烦。

（c）有毒、排气或公害问题应有对策。

（d）处理后，表面附著盐类不易洗净，易生锈。

（e）难以防止渗碳。

有喷溅危险。

    （3）气体渗碳法

长处：

（a）适於大量生產。

（b）表面碳浓度可以调节。

（c）瓦斯流量、温度、时间容易自动化，容易管理。

短处：

（a）设备费昂贵。

（b）处理量少时成本高。

（c）需要专门作业知识。

二、固体渗碳法：

将表面渗碳钢作成的工件，连同渗碳剂装入渗碳箱而密闭，装入加热炉，加热成沃斯田铁状态，使碳从钢表面侵入而扩散，处理一定时间后，连同渗碳箱冷却，只取出渗碳处理工件，进行一次淬火、二次淬火、施行回火。

此固体渗碳在渗碳法中歷史最老，不适於连续处理大量工件，作业环境不良，已有衰退倾向，不过炉及其他设备也较简单，多种少量的处理也较方便，不至於完全绝跡。

固体渗碳的渗碳机构以气体渗碳為基础，亦即箱内的固体渗碳剂与箱内空气中的氧反应，成為二氧化碳（CO2），CO2再与碳反应，生成一氧化碳（CO）。

       C+O2=CO2                             

（1）

       C+CO2=2CO                         

（2）

     CO在钢表面分解，析出碳〔C〕。

       2CO=〔C〕+CO2                          （3）

   〔C〕异於普通的碳，此种在钢表面分解的原子状碳（atomicCarbon）即称為活性碳或初生态碳（nascentCarbon）的活性强的碳，本讲义表成〔C〕；另一方面，钢材表面副生的CO2再在固体渗碳剂表面依

（2）式生成CO，依（3）式分解而析出〔C〕，此反应连续反覆进行，碳从钢材表面侵入扩散，而渗碳。

　　前述反应与铁（Fe）组合成渗碳反应。

       Fe+2CO={ Fe-C }+CO2      （4）

渗碳用之碳素，如以渗碳性之强度顺序列之，可排如木炭、焦炭、石墨、骨炭。

通常使用木炭為主剂，再添加若干渗碳促进剂。

一般以硷金属的碳酸盐為促进剂，碳酸盐中的碳酸鋰（LiCO3）、碳酸鍶（SrCO3）、碳酸钾（KCO3）、的促进能大，但昂贵，工业上採用碳酸钡（BaCO3）、碳酸钠（Na2CO3）為多。

虽促进能不如，但有耐久性，Na2CO3快劣化，所以通常木炭加BaCO320～30％，或再加10％以下的Na2CO3為渗碳剂。

固体渗碳处理程序下：

   先将处理工件去锈，脱脂以适当的间隔（20～25㎜以上）排列於渗碳箱中，周围填围渗碳剂，加盖以粘土封密装入如图五之电气炉，坑式炉也可用。

加热保持一定时间。

   在炉中经过所定后，在炉内徐冷或者由炉中拖出空冷，后进行热处理。

渗碳钢的表面為高碳钢，心部為低碳钢，有必要施行适用各部份的硬化处理，一般籍一次淬火将心部组织微细化，其次藉二次淬火将渗碳层硬化，最后藉回火使硬化层的组织安定化。

   但依钢材的种类及使用目的而有适当的热处理，镍铬钢、镍铬鉬钢等的结晶粒粗大化少，未必要一次淬火，渗碳后实施球状化退火者已达一次淬火的目的，亦无此必要；一次淬火的淬火温度高，变形大，容易脆裂，要尽量避免；渗碳层浅的小工件通常省略一次淬火。

二次淬火后，施行回火，消除应力，赋予韧性、分解残留沃斯田铁，防止时效变形，要求高硬度者在150℃以下长时回火，忌讳时效变形者，可在稍高的180～200℃回火。

三、液体渗碳法：

   液体渗碳法為将工作件浸渍於盐浴中行渗碳之方法。

因盐浴之淬火性良好，因此可减少工作件之变形，并可使处理件加热均匀。

升温迅速，操作简便，便於多种少量的生產。

尤其在同一炉，可同时处理不同渗碳深度的处理件。

   液体渗碳是以氰化钠（NaCN）為主成分，所以同时能渗碳亦能氰化，所以亦称為渗碳氮化（Carbonitriding），有时亦称為氰化法（Cyaniding）。

处理温度约以700℃界，此温度以下以氮化為主，渗碳為辅，700℃以上则渗碳為主，氮化為辅，氮化之影响极低。

一般工业上使用时，係以渗碳作用為主。

   液体渗碳法虽硬化层薄，但渗碳时间短，故内部应力较少，同时因C、N同时惨入，所以耐磨性佳。

   液体渗碳反应是利用氰化物（NaCN）分解，先在浴面与空气中的氧、水分、二氧化碳反应变成氰酸盐。

       2NaCN+O2=2NaCNO          

（1）

       NaCN+CO2=NaCNO+CO       

（2）

   氰酸盐在高温分解生成CO或N。

      4NaCNO=2NaCNO+Na2CO3+CO+2N                （3）

   在较低温时反应如下：

      5NaCNO=3NaCNO+Na2CO3+CO2+2N               （4）

   生成的CO及N与Fe反应而进行渗碳及氮化。

      Fe+2CO={ Fe-C }+CO2         （5）

      Fe+N={ Fe-C }             （6）