（1）組織

碳氮共滲過程中，共滲層的最外層往往形成碳氮化物，在化合物里面為含碳氮的奧氏體。在化合物中碳氮含量最高，并向心部逐漸降低。因此淬火后共滲層的組織大體上分為碳氮化合物層和擴散層。

碳氮化合物層是由氮滲碳體[Fe₃(C,N)]和含碳的ε相[Fe_2～3 (N,C)]或合金元素與碳、氮形成的化合物組成的，其基體為隱晶馬氏體及殘余奧氏體。擴散層緊挨著碳氮化合物層，它是由碳氮奧氏體的轉變產物組成的，其組織主要是含碳、氮的馬氏體及殘余奧氏體。由于碳氮共滲溫度比滲碳低，奧氏體晶粒細小，所以淬火后所得到的馬氏體針也細，殘余奧氏體塊也很小。殘余奧氏體由表及里依次迅速增多，至一定深度（18CrMnNiMoA鋼為距表面0.03mm處）后又依次減少，并過渡到全部為馬氏體組織。再往里，則是屈氏體+馬氏體區或根據鋼的淬透性不同而得到不同的組織。

 

 

共滲溫度對碳氮化合物形態有很大影響。溫度低時，奧氏體對碳氮的溶解度降低，碳氮擴散速度緩慢，易于在表層集聚形成大量的碳氮化合物，出現明顯的化合物層。溫度越低，則化合物層越厚。隨著共滲溫度的提高，表層含氮量降低，碳含量過了峰值后也降低，此時碳氮化合物變得稀疏；當溫度高于750~800℃時，就難以看到連續的化合物層，一般只能看到表層分布著粒狀的碳氮化合物。

碳氮化合物的形態除了與溫度有關外，還與共滲氣氛有關。如爐氣的碳氮勢過高，則傾向于生成密集成帶或網狀的化合物層。

碳氮共滲層中化合物的相結構與共滲溫度有關，800℃以上，基本上是含氮的滲碳體Fe₃（C,N）；800℃以下由含氮滲碳體Fe₃（C,N）和含碳ε相Fe_2～3（N,C）組成。

由上分析可知，鋼在800℃以上進行碳氮共滲時，是以滲碳為主，其滲層組織接近于滲碳層的組織，即表層是粒狀碳氮化合物+馬氏體+殘余奧氏體；擴散層為馬氏體+殘余奧氏體。

（2）性能特點

碳氮化合物的形態對力學性能有很大的影響，例如20Cr2Ni4A鋼試樣進行各種不同規范的碳氮共滲后，得到不同形態的化合物層，它們的抗彎性能如表示   所示。

 

 

由表   看出，具有分散小顆粒碳氮化合物試樣的性能最好，化合物堆集成帶或成粗網狀分布性能最差，在受到沖擊負荷時容易碎裂。因此，應避免出現這類形態的碳氮化合物。由于小顆粒狀的化合物分布在有許多殘余奧氏體的基體上，沒有割裂基體的連續性，因此，不侍損害基體的韌性，即使出現裂紋，也會由于韌性的殘余奧氏體發生塑性變形而使應力松馳，抑制裂紋的擴展。

大量彌散細小的碳氮化物對滲層起彌散強化與晶界強化作用，基體中固溶的C、N及其它合金元素也有固溶強化作用，同時共滲后表面存在著殘余壓應力及適量的殘余奧氏體，使共滲后的滲層與滲碳后的滲層相比，耐磨性、抗彎曲疲勞性能和接觸疲勞強度大大提高。